在锂离子电池(LIBs)和钠离子电池(SIBs)中,设计同时适用的负极材料,使其具有高倍率性能和超长循环寿命是亟需解决的工作。本文采用静电纺丝技术和硫化工程技术成功制备了一种均匀分布在N,S-掺杂炭纳米纤维上的MoO_(2)/MoS_(2)异质结构(M...在锂离子电池(LIBs)和钠离子电池(SIBs)中,设计同时适用的负极材料,使其具有高倍率性能和超长循环寿命是亟需解决的工作。本文采用静电纺丝技术和硫化工程技术成功制备了一种均匀分布在N,S-掺杂炭纳米纤维上的MoO_(2)/MoS_(2)异质结构(MoO_(2)/MoS_(2)@NSC)。其中一维炭骨架作为导电框架可缩短Li^(+)/Na^(+)的扩散途径;炭纳米纤维中N/S杂原子的掺杂引入了丰富的活性位点,显著增强了离子扩散动力学。此外,在MoO_(2)相中通过原位形成的MoS_(2)纳米片强化了异质界面,MoO_(2)和MoS_(2)之间异质界面的构建使得Li^(+)/Na^(+)的快速传输成为实现高效储能的关键。因此,作为LIBs负极材料时,MoO_(2)/MoS_(2)@NSC电极在5.0 A g^(−1)的电流密度下循环2000圈后,仍具有640 mAh g^(−1)的优异放电比容量,每圈的容量衰减率仅为0.002%;在10.0 A g^(−1)的高电流密度下可达到614 mAh g^(−1)的放电比容量。对于SIBs,在2.0 A g^(−1)的电流密度下循环2000圈后其可逆容量仍能达到242 mAh g^(−1)。本工作采用一种新颖的界面调控策略来合理地设计负极材料,从而提高Li^(+)/Na^(+)储存动力学,实现超长寿命的循环性能。展开更多
近年来,人们对利用低温炭化工艺制备煤基无定形炭材料作为锂离子电池(LIBs)和钠离子电池(SIBs)的负极材料产生了兴趣。然而,煤衍生炭材料的炭化机制仍然不太清楚。因此,本文选取烟煤为原料,探究了煤炭到无定形炭材料的化学、微晶和孔隙...近年来,人们对利用低温炭化工艺制备煤基无定形炭材料作为锂离子电池(LIBs)和钠离子电池(SIBs)的负极材料产生了兴趣。然而,煤衍生炭材料的炭化机制仍然不太清楚。因此,本文选取烟煤为原料,探究了煤炭到无定形炭材料的化学、微晶和孔隙结构演变过程。随着温度的升高(低于1000℃),材料结构发生局部变化,碳层的迁移和小分子物质的释放导致了层间距(3.69-3.82A)和缺陷密度(1.26-1.90)逐渐增大,并且产生了丰富的纳米微孔结构。当温度升至1000~1600℃时,层间距和缺陷密度开始逐渐减小。在LIBs中,经1000℃炭化制备的样品表现出最佳的电化学性能。在0.1 C倍率测试下可逆容量达到384 mAh g^(-1),在5 C倍率下仍能保持170 mAh g^(-1),表现出优异的倍率性能。在SIBs中,经1200℃炭化制备的样品在0.1 C倍率测试下具有270.1 mAh g^(-1)的可逆容量和高达86.8%的首次库伦效率。本研究为煤基炭材料的精细化制备提供了理论支撑。展开更多
文摘在锂离子电池(LIBs)和钠离子电池(SIBs)中,设计同时适用的负极材料,使其具有高倍率性能和超长循环寿命是亟需解决的工作。本文采用静电纺丝技术和硫化工程技术成功制备了一种均匀分布在N,S-掺杂炭纳米纤维上的MoO_(2)/MoS_(2)异质结构(MoO_(2)/MoS_(2)@NSC)。其中一维炭骨架作为导电框架可缩短Li^(+)/Na^(+)的扩散途径;炭纳米纤维中N/S杂原子的掺杂引入了丰富的活性位点,显著增强了离子扩散动力学。此外,在MoO_(2)相中通过原位形成的MoS_(2)纳米片强化了异质界面,MoO_(2)和MoS_(2)之间异质界面的构建使得Li^(+)/Na^(+)的快速传输成为实现高效储能的关键。因此,作为LIBs负极材料时,MoO_(2)/MoS_(2)@NSC电极在5.0 A g^(−1)的电流密度下循环2000圈后,仍具有640 mAh g^(−1)的优异放电比容量,每圈的容量衰减率仅为0.002%;在10.0 A g^(−1)的高电流密度下可达到614 mAh g^(−1)的放电比容量。对于SIBs,在2.0 A g^(−1)的电流密度下循环2000圈后其可逆容量仍能达到242 mAh g^(−1)。本工作采用一种新颖的界面调控策略来合理地设计负极材料,从而提高Li^(+)/Na^(+)储存动力学,实现超长寿命的循环性能。
文摘近年来,人们对利用低温炭化工艺制备煤基无定形炭材料作为锂离子电池(LIBs)和钠离子电池(SIBs)的负极材料产生了兴趣。然而,煤衍生炭材料的炭化机制仍然不太清楚。因此,本文选取烟煤为原料,探究了煤炭到无定形炭材料的化学、微晶和孔隙结构演变过程。随着温度的升高(低于1000℃),材料结构发生局部变化,碳层的迁移和小分子物质的释放导致了层间距(3.69-3.82A)和缺陷密度(1.26-1.90)逐渐增大,并且产生了丰富的纳米微孔结构。当温度升至1000~1600℃时,层间距和缺陷密度开始逐渐减小。在LIBs中,经1000℃炭化制备的样品表现出最佳的电化学性能。在0.1 C倍率测试下可逆容量达到384 mAh g^(-1),在5 C倍率下仍能保持170 mAh g^(-1),表现出优异的倍率性能。在SIBs中,经1200℃炭化制备的样品在0.1 C倍率测试下具有270.1 mAh g^(-1)的可逆容量和高达86.8%的首次库伦效率。本研究为煤基炭材料的精细化制备提供了理论支撑。
