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圍繞科研 服務科研

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基于電子結構和缺陷調控的氮硫共摻雜碳基材料促進高性能儲鉀
來源: | 作者:中研小研 | 發布時間: 2023-02-23 | 103 次瀏覽 | 分享到:


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研究背景

因鉀離子豐富的儲量、低廉的價格且較低的標準電極電位,使得鉀離子二次電池受到廣泛關注。負極材料作為電池關鍵組成部分,對電池電化學性能起到決定作用。在鉀離子電池的負極材料中,碳基材料以其低廉的成本、豐富的前驅體資源和環境友好特性,被認為是極具前途的鉀離子電池負極材料之一。但是,碳基材料較低的比容量和緩慢的動力學反應特性,嚴重阻礙了電池容量和能力密度的充分利用。因此,研究人員投入了大量的精力來優化碳基負極材料的性能及揭示其潛在的儲能機制。

近日,青島大學賁昊璽團隊通過原位硫化方式制備了具有硫氮雙元素摻雜的三維多孔碳基負極材料。所制備的材料提供了豐富的鉀離子存儲位點,有效提升了鉀離子存儲的比容量。同時,通過有效調控缺陷位點,提升了鉀離子吸脫附的可逆性和動力學特性。在電流密度為在 0.2 A/g 時,具有高達328 mAh/g的比容量,并且在 1 A/g 時展現了超過 2000 次循環的超長循環穩定性。相關成果發表在《Chemical Engineering Journal》。


02

圖文導讀

圖1 所制備材料的形貌結構


圖2 材料的結構表征


圖3 材料的電化學特性


圖4 材料的儲鉀機理分析


03

 結  論  

通過引入元素氮和硫不僅可以創造更多的活性位點、缺陷,同時可以有效的擴大層間距和提升離子導電性。基于電子結構和表面的優化,所制備的碳基材料展現出優異的儲鉀特性。


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