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北大郭少军课题组EES:由项链状N掺杂多级孔空心碳构建的自支撑电纺膜用于钾离子电池

已有 801 次阅读 2019-3-21 15:27 |系统分类:科普集锦| 能源环境, 静电纺丝

锂离子电池(LIBs)由于其高能量密度广泛用于便携式电子设备和电动汽车,但是,高成本以及锂资源逐渐匮乏阻碍了其快速发展。因此,发展低成本、稳定、安全的金属离子电池代替LIBs非常重要。最近的研究成果表明,钾离子电池(PIBs)代替LIBs作为下一代二次电池具有成本低、五毒、资源丰富、低氧化电压等优势。但是,设计稳定和高容量的纳米碳以实现大尺寸K+的有效嵌入/脱嵌是钾离子电池(PIBs)的一个巨大挑战。

  近日,北大郭少军课题组通过电纺ZnO纳米球、PAN和DMF构筑了一类超高吡咯/吡啶-N-掺杂的项链状中空碳(NHC)材料作为新型高性能自支撑PIBs负极材料。制成的NHC薄膜具有丰富的分级微/介孔/大孔、项链状中空结构、超高的吡咯/吡啶-N掺杂和高比表面积,可促进K+的嵌入/嵌出,抑制体积膨胀,有效改善了PIBs稳定性。DFT计算表明,吡咯和吡啶-N掺杂可以有效地改变碳的电荷密度分布,促进K+向NHC电极的吸附,从而促进K+存储。NHC在100 mA g-1时具有293.5 mAh g-1的高可逆比容量,优异的倍率(2000mA g-1时为204.8 mAh g-1)和良好的循环性能(1000 mAh g-1电流密度下经过1600次循环后容量为161.3mAh g-1)。相关研究成果以“Freestanding Film Made by Necklace-like N-doped Hollow Carbon with Hierarchical Pores for High-performance Potassium-Ion Storage”为题目发表于国际著名期刊Energy & Environmental Science(影响因子:30.067


图1 自支撑PIBs负极材料的制备过程示意图。


图2 NHC2-NH3/Ar材料的结构和组成表征。


图3 NHC材料的电化学性能。

论文链接:https://doi.org/10.1039/C9EE00536F

链接地址:http://www.espun.cn/news/detail-748.html

文章来源:易丝帮



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