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武汉大学《ACS AEM》:甲壳素衍生杂原子掺杂多孔碳,用于高性能室温钠硫电池
出处:材料分析与应用  录入日期:2022-09-23  点击数:104

  1成果简介

  源自生物质的多孔碳被认为是用于下一代储能系统的有前途的活性电极材料。本文,武汉大学曹余良教授、周金平教授等研究人员在《ACS Appl. Energy Mater》期刊发表名为“Chitin-Derived Heteroatom-Doped Porous Carbon for High-Performance Room-Temperature Na-S Batteries”的论文,研究通过简单的热解/活化甲壳素制备分级结构的碳颗粒,在室温钠硫 (RT Na-S) 电池中负载硫 (S) 作为正极材料。
  由于具有较大的比表面积、丰富的微孔结构以及氮和氧的自掺杂,得到的碳颗粒不仅可以为储能和快速离子传输通道提供丰富的活性位点,还可以提高硫的利用率。因此,在2000次循环后, S阴极在电流密度为1 a g–1时达到230 mAh g–1的良好循环稳定性,容量保持率约为 94%。根据动力学分析和密度泛函理论计算,碳颗粒独特而坚固的结构能够对S和多硫化物(PSs)进行物理包封和化学限制,从而增强Na+的吸附和扩散。因此,这项工作建立了一种生产高性能S阴极材料的通用技术,这可能为RT Na-S电池的经济储能提供潜力。
  2图文导读 

 

  方案1. S/KCP制备示意图

 

  图1、样品的SEM和TEM图像

 

  图2、CPs、KCPs 和 S/KCP 的XRD图谱、 XPS 光谱、相应的DFT孔径分布

 

  图3、电化学性能

 

  图 4. (a) S/KCP/电解质/钠金属电池中钠存储行为的图示。(b-d)KCP和具有 MV 缺陷的 S/KCPs 的碳结构,以及缺陷和层间距离(3.6 和 4.1 Å)对 Na 吸附能的影响。(e-g) Na +离子从一个中空位点扩散到最近的中空位点和相应的能垒曲线。棕色、蓝色、红色、黄色和青色球分别代表 C、N、O、S 和 Na 元素。
  文献:

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