聚三苯胺(PTPAn)因具有优异的氧化还原可逆性和结构多样性,被认为是极有前景的钠离子电池正极材料之一.然而,在实际应用中,大块体的PTPAn材料仍存在团聚和工作容量低的问题.本文通过原位聚合法将树叶状的PTPAn纳米片均匀地生长在碳纳米...聚三苯胺(PTPAn)因具有优异的氧化还原可逆性和结构多样性,被认为是极有前景的钠离子电池正极材料之一.然而,在实际应用中,大块体的PTPAn材料仍存在团聚和工作容量低的问题.本文通过原位聚合法将树叶状的PTPAn纳米片均匀地生长在碳纳米纤维(CNFs)表面,构建了一种自支撑的CNF@PTPAn复合电极.本文还系统探索了CNF@PTPAn复合材料中枝叶结构的形成机理,证实了原位反应的氧化速率和生长程度对调控复合电极的形貌及其活性物质含量起了关键作用.通过截止容量分析发现,PTPAn活性材料与导电CNFs之间的高效复合可以提供快速的电子/离子传输通道,有助于增强电极的深度电化学反应过程.由优化后的CNF@PTPAn复合材料所组装的钠离子半电池具有高比容量和稳定的倍率性能.在50 mA g^(-1)的电流密度下可达105 mAh g^(-1),甚至在400 mAg^(-1)的高电流密度下循环500圈后仍能保持78 mAh g^(-1)的比容量.动力学分析证明,通过调控材料在低电压区域的离子存储行为,可以有效提升其电容主导的容量贡献和扩散系数.同时,以CNF@PTPAn为正极和CNFs为负极组装的柔性CNF基全电池,在938Wkg^(-1)功率密度下表现出60Wh kg^(-1)的高能量密度.基于此,该设计有望为获得先进的自支撑电极体系提供更多的可能性.展开更多
基金supported by the National Natural Science Foundation of China (22075042 and 21875033)Shanghai RisingStar Program (22QA1400300)+4 种基金the Innovation Program of Shanghai Municipal Education Commission (2021-01-07-00-03-E00108)Shanghai Scientific and Technological Innovation Project (22520710100)the Natural Science Foundation of Shanghai (20ZR1401400)the Fundamental Research Funds for the Central UniversitiesDHU Distinguished Young Professor Program (LZB2021002)
基金financially supported by the National Natural Science Foundation of China(22075042)the Natural Science Foundation of Shanghai(20ZR1401400 and 18ZR1401600)+1 种基金the Shanghai Scientific and Technological Innovation Project(18JC1410600)the Fundamental Research Funds for the Central Universities and DHU Distinguished Young Professor Program(LZB2021002).
文摘聚三苯胺(PTPAn)因具有优异的氧化还原可逆性和结构多样性,被认为是极有前景的钠离子电池正极材料之一.然而,在实际应用中,大块体的PTPAn材料仍存在团聚和工作容量低的问题.本文通过原位聚合法将树叶状的PTPAn纳米片均匀地生长在碳纳米纤维(CNFs)表面,构建了一种自支撑的CNF@PTPAn复合电极.本文还系统探索了CNF@PTPAn复合材料中枝叶结构的形成机理,证实了原位反应的氧化速率和生长程度对调控复合电极的形貌及其活性物质含量起了关键作用.通过截止容量分析发现,PTPAn活性材料与导电CNFs之间的高效复合可以提供快速的电子/离子传输通道,有助于增强电极的深度电化学反应过程.由优化后的CNF@PTPAn复合材料所组装的钠离子半电池具有高比容量和稳定的倍率性能.在50 mA g^(-1)的电流密度下可达105 mAh g^(-1),甚至在400 mAg^(-1)的高电流密度下循环500圈后仍能保持78 mAh g^(-1)的比容量.动力学分析证明,通过调控材料在低电压区域的离子存储行为,可以有效提升其电容主导的容量贡献和扩散系数.同时,以CNF@PTPAn为正极和CNFs为负极组装的柔性CNF基全电池,在938Wkg^(-1)功率密度下表现出60Wh kg^(-1)的高能量密度.基于此,该设计有望为获得先进的自支撑电极体系提供更多的可能性.