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ACS Nano.最新成果，邱介山團隊高容量Na存儲！
來源： 時間：2023-12-19 16:01:17 瀏覽：1297次


第一作者：Yuan Shao

通訊作者：邱介山教授、楊琪教授

通訊單位：北京化工大學

DOI: 10.1021/acsnano.3c08889



研究背景



鈉離子電池（SIBs）因其豐富的儲備和安全性等多種優(yōu)點而受到全世界的關(guān)注。然而，高性能高比容量碳陽極的缺乏使工業(yè)化面臨挑戰(zhàn)?；诖?，北京化工大學邱介山教授和楊琪教授等人報道了一種通用的金屬輔助的碳微晶結(jié)構(gòu)方法（利用各種金屬元素調(diào)節(jié)多環(huán)芳香烴衍生碳材料微晶結(jié)構(gòu)，包括Mn、Nb、Ce、Cr和V），為提高碳材料的鈉存儲性能提供了一種特殊的途徑。



文章要點



1、作者報道了一種利用各種金屬元素（包括Mn、Nb、Ce、Cr和V）調(diào)節(jié)多環(huán)芳香烴衍生碳材料微晶結(jié)構(gòu)的通用方法，以提高碳材料在SIBs中的比容量。通過各種表征，確定了“結(jié)合能”作為描述符，量化金屬元素調(diào)節(jié)微晶結(jié)構(gòu)的能力。

2、本文通過對原位熱處理X射線衍射和多光譜的系統(tǒng)研究，揭示了構(gòu)建空間位阻（C-O-C鍵）抑制芳香族縮聚反應的調(diào)控機制。對比樹脂和生物質(zhì)前驅(qū)體，多環(huán)芳香烴型瀝青的碳前驅(qū)體具有較高的碳產(chǎn)率（40%）。在電流密度為0.05 A g-1的情況下，合成的碳材料提供高達390 mAh g-1的高容量，超過了許多報道的SIBs的碳負極。由不同金屬元素（Mn、Nb、Ce、Cr、V）調(diào)控碳材料微晶結(jié)構(gòu)，通過關(guān)聯(lián)比容量、拉曼光譜ID/IG值以及理論計算等相關(guān)因素，作者識別并提出“結(jié)合能”作為描述符來量化金屬元素對微晶結(jié)構(gòu)的調(diào)控能力。本工作為了解微觀芳香族碳碎片的聚集演化機理，提高瀝青基碳材料的性能提供了有價值的指導。



圖文展示




 圖1.含或不含Mn調(diào)控微晶結(jié)構(gòu)的PAHC的形態(tài)和結(jié)構(gòu)表征


 圖2.微晶結(jié)構(gòu)調(diào)控過程中Mn元素的演化


 圖3.微晶結(jié)構(gòu)調(diào)控的機理研究


 圖4.PAHC-Mn作為SIBs負極的電化學性能


 圖5.不同金屬元素調(diào)節(jié)碳微晶結(jié)構(gòu)能力的表征

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全部 3小時前 四川
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