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一區(qū)論文應(yīng)用案例 · 前沿專題型

快速高容量鈉離子存儲(chǔ)的富缺陷軟碳多孔納米片

該研究發(fā)表于 Advanced Energy Materials（2018），使用 XH-300UL+、XH-300 系列 開展 鈉離子電池負(fù)極、軟碳微結(jié)構(gòu)調(diào)控 研究，關(guān)鍵結(jié)果包括雙離子電池能量密度 256 Wh kg-1；容量保持率 93%；儲(chǔ)鈉容量 232.2 mAh g-1。

論文編號 247
應(yīng)用方向 鈉離子電池負(fù)極、軟碳微結(jié)構(gòu)調(diào)控、微波輔助碳材料制備、多離子儲(chǔ)能
關(guān)鍵結(jié)果 雙離子電池能量密度 256 Wh kg-1
核心條件 溫度 60 °C
論文編號
247
期刊
Advanced Energy Materials
影響因子
29.368
中科院分區(qū)
1 區(qū)
發(fā)表年份
2018
設(shè)備型號
XH-300UL+ XH-300 系列
作者單位
武漢理工大學(xué)；武漢理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院；武漢理工大學(xué) 材料合成先進(jìn)技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
Wuhan University of Technology
研究方向
鈉離子電池負(fù)極 軟碳微結(jié)構(gòu)調(diào)控 微波輔助碳材料制備 多離子儲(chǔ)能

事實(shí)快照

  • 論文：快速高容量鈉離子存儲(chǔ)的富缺陷軟碳多孔納米片
  • 設(shè)備：XH-300UL+、XH-300 系列
  • 期刊與分區(qū)：Advanced Energy Materials，中科院 1 區(qū)
  • 核心條件：溫度 60 °C；微波功率 300 W；時(shí)間 10 h / 5 min
  • 關(guān)鍵結(jié)果：雙離子電池能量密度 256 Wh kg-1；容量保持率 93%；儲(chǔ)鈉容量 232.2 mAh g-1
  • 用途：可作為 鈉離子電池負(fù)極、軟碳微結(jié)構(gòu)調(diào)控 的論文證據(jù)頁。

研究摘要

作者提出以微波誘導(dǎo)剝離策略，將由 PTCDA 熱解得到的傳統(tǒng)軟碳轉(zhuǎn)化為微孔軟碳納米片。摘要明確指出，該結(jié)構(gòu)中邊緣缺陷與微孔共同提供額外儲(chǔ)鈉位點(diǎn)并改善動(dòng)力學(xué)，使材料在鈉離子電池中實(shí)現(xiàn) 232 mAh g?1 的容量和 103 mAh g?1 @ 1000 mA g?1 的倍率表現(xiàn)；同時(shí)還能作為鉀離子電池負(fù)極實(shí)現(xiàn) 291 mAh g?1，并在雙離子電池中給出 61 mAh g?1 的電池級容量和約 4.2 V 的平均工作電壓。

研究背景與解決的問題

作者提出以微波誘導(dǎo)剝離策略，將由 PTCDA 熱解得到的傳統(tǒng)軟碳轉(zhuǎn)化為微孔軟碳納米片。

設(shè)備應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)條件

項(xiàng)目參數(shù)
溫度60 °C
微波功率300 W
時(shí)間10 h / 5 min

關(guān)鍵結(jié)果

雙離子電池能量密度 256 Wh kg-1
容量保持率 93%
儲(chǔ)鈉容量 232.2 mAh g-1
比表面積 25 倍
指標(biāo)結(jié)果
雙離子電池能量密度256 Wh kg-1
容量保持率93%
儲(chǔ)鈉容量232.2 mAh g-1
比表面積25 倍
比表面積471.2 m2 g-1
比表面積19.1 m2 g-1

機(jī)制/方法亮點(diǎn)

  • 微波處理后形成的微孔顯著增大了電極與電解液的有效接觸界面。
  • 邊緣缺陷數(shù)量上升，為 Na+ 提供了更多額外存儲(chǔ)位點(diǎn)。
  • 納米片結(jié)構(gòu)縮短離子擴(kuò)散路徑，使估算擴(kuò)散時(shí)間由微米棒的約 2000 s 降至約 0.2 s。
  • 原位 XRD 顯示層間距可由約 3.5 ? 擴(kuò)展到約 4.1 ?，支撐 Na+ 可逆嵌入過程。
  • 更高的贗電容貢獻(xiàn)解釋了其快充條件下仍可保持較高容量的原因。

應(yīng)用價(jià)值

  • 用 300 W / 5 min 的短時(shí)微波剝離，實(shí)現(xiàn)軟碳結(jié)構(gòu)快速重構(gòu)。
  • 比表面積從 19.1 提升到 471.2 m2 g?1，缺陷與微孔同步增強(qiáng)。
  • 儲(chǔ)鈉容量提升到 232.2 mAh g?1，1000 mA g?1 下仍有 103.8 mAh g?1。
  • 在 800 mA g?1 下循環(huán) 3500 次后容量保持率仍達(dá) 93%。
  • 同一結(jié)構(gòu)還能拓展到鉀離子和雙離子電池體系。

相關(guān)儀器推薦

常見問題

這篇論文使用了哪種設(shè)備？
本研究使用 XH-300UL+、XH-300 系列。
研究的核心發(fā)現(xiàn)是什么？
該研究發(fā)表于 Advanced Energy Materials（2018），使用 XH-300UL+、XH-300 系列 開展 鈉離子電池負(fù)極、軟碳微結(jié)構(gòu)調(diào)控 研究，關(guān)鍵結(jié)果包括雙離子電池能量密度 256 Wh kg-1；容量保持率 93%；儲(chǔ)鈉容量 232.2 mAh g-1。
該研究發(fā)表在哪個(gè)期刊？
發(fā)表于 Advanced Energy Materials，中科院 1 區(qū)。
引用信息
Defect-Rich Soft Carbon Porous Nanosheets for Fast and High-Capacity Sodium-Ion Storage
Advanced Energy Materials, 2018
DOI: 10.1002/aenm.201803260