具有高体积能量密度的钾离子电池有望成为下一代的低成本能源存储设备.金属铋具有较高的理论容量(3763 mA h cm^−3)和相对较低的工作电位(−2.93 Vvs.SHE),是一种很有前途的钾离子电池负极材料.但铋在与钾的合金化过程中,会产生大的体积...具有高体积能量密度的钾离子电池有望成为下一代的低成本能源存储设备.金属铋具有较高的理论容量(3763 mA h cm^−3)和相对较低的工作电位(−2.93 Vvs.SHE),是一种很有前途的钾离子电池负极材料.但铋在与钾的合金化过程中,会产生大的体积膨胀,导致电极容量严重衰减.本文报道了一种柔性、自支撑的铋纳米片/石墨烯复合物电极膜,该电极膜具有优化的孔隙率,可满足电极循环过程中的体积膨胀.此外,该电极中优化的孔隙结构改善了循环过程中的电子和离子输运,并提高了电极在钾化和去钾化过程中的结构稳定性,使其具有良好的电化学储钾性能.特别是,在电流密度为0.5 A g^−1的情况下,该电极的体积容量可以达到451 mA h cm^−3,明显优于之前报道的商用石墨材料.展开更多
基金This work was supported by the National Natural Science Foundation of China(51902176)China Postdoctoral Science Foundation(2018M631462)+1 种基金Guangdong Innovative and Entrepreneurial Research Team Program(2017ZT07C341)Shenzhen Municipal Development and Reform Commission and the Development and Reform Commission of Shenzhen Municipality for the development of the“Low-Dimensional Materials and Devices”Discipline.
文摘具有高体积能量密度的钾离子电池有望成为下一代的低成本能源存储设备.金属铋具有较高的理论容量(3763 mA h cm^−3)和相对较低的工作电位(−2.93 Vvs.SHE),是一种很有前途的钾离子电池负极材料.但铋在与钾的合金化过程中,会产生大的体积膨胀,导致电极容量严重衰减.本文报道了一种柔性、自支撑的铋纳米片/石墨烯复合物电极膜,该电极膜具有优化的孔隙率,可满足电极循环过程中的体积膨胀.此外,该电极中优化的孔隙结构改善了循环过程中的电子和离子输运,并提高了电极在钾化和去钾化过程中的结构稳定性,使其具有良好的电化学储钾性能.特别是,在电流密度为0.5 A g^−1的情况下,该电极的体积容量可以达到451 mA h cm^−3,明显优于之前报道的商用石墨材料.
基金the National Natural Science Foundation of China(51920105002,51991340,and 51991343)Guangdong Innovative and Entrepreneurial Research Team Program(2017ZT07C341)+2 种基金the Bureau of Industry and Information Technology of Shenzhen for the“2017 Graphene Manufacturing Innovation Center Project”(201901171523)Shenzhen Basic Research Project(JCYJ20190809180605522,JCYJ20200109144620815 and JCYJ20200109144616617)China Postdoctoral Science Foundation(2020M680540)。
