一个新的灵活和多孔碳纸为锂离子电池阳极

可充电锂离子电池现在在电子社区和被发现在许多设备在普通家庭。尽管他们广泛的商业用途,内电极的制造过程和制造这些电池仍然存在许多缺陷。

在以前的工作基础上,来自中国和香港的一个研究小组已经开发出一种弹性nitrogen-doped碳泡沫(ECF)作为独立的灵活的高性能锂离子电池的阳极材料通过pressure-assisted热解方法显示更好的性能比其他阳极材料。亚博网站下载

尽管许多家庭的主要电源设备,许多传统的泥浆和当前收集生产过程碳电极在充电锂离子电池电力系统遭受来自多个问题。

这些范围从内部组件的电子不活跃,因此不会导致锂存储的电子导电性高分子粘结剂减少电极,电极产生的具有较高的脆弱性,缺乏灵活性和高微裂缝的可能性。

在一种不同的方法,研究人员先前产生一个弹性nitrogen-doped碳泡沫(ECF)通过直接热解的三聚氰胺泡沫。研究人员发现,由此产生的材料具有高的比表面积、较低的密度和高电传导性。

类似材料不会被用来产生阳极,尽管与低效的稳定亚博网站下载性和能力,研究人员决定测试他们的新材料在他们的新工作作为一个独立的灵活的高性能锂离子电池的阳极材料。

生产材料电极的目的,并提高材料本身的属性,研究人员使用相同类型的热解方法,但是一个改进版本,不断压缩期间对三聚氰胺泡沫热解。完成后的热解过程,一块150毫米×25毫米的材料。

研究人员特征形态和微观结构的碳材料使用扫描电子显微镜(SEM,维加3,TESCAN;房子- 6335 f, JEOL)、透射电子显微镜(TEM,杰姆- 2100,JEOL)。x射线衍射光谱分析(XRD、D5000,西门子),拉曼光谱(Horiba LabRam hr - 800)、x射线光电子能谱(XPS, ESCaLAB 250,热科学),Brunauer-Emmett-Teller(打赌)测量(2020年尽快,微粒学仪器公司)和孔隙大小分布测量(PSD)。

研究人员还测试了材料的三点弯曲能力使用Microforce测试系统(MTS Tytron 250年)和阳极的电化学性能特点使用CR2025-type硬币细胞,恒电流充放电测试(武汉金诺LAND-CT2001A)和电化学阻抗谱(EIS、VMP3生物逻辑的造物九律)。

研究人员已经开发出这种材料,他们硬币nitrogen-doped碳纸(NCP),这是由一个高度密集的三维(3 d)分层蜂窝结构,具有高弯曲的灵活性。

研究人员利用材料作为锂离子电池的自立式阳极。在这种形态下,碳材料被发现展览首次可逆容量480 mAh g¹电流密度为0.5¹,有一个稳定的容量为329.8 mAh g¹电流密度为0.5¹200年之后周期。

即使在高电流密度的8 Ag)¹,研究人员发现,这种材料具有稳定的容量为126.5 mAh g¹后在室温下500次。这种性能被发现是一个增强的碳材料由这些人员没有使用压缩方法。亚博网站下载

即使是在高质量负载的3.2毫克厘米²,碳纸仍然保持了很高的灵活性和良好的电化学性能。

材料电化学性能的增加归因于高度密集的相互联系的3 d网络促进高效的电子转移,和短锂离子传输路径,通过多个连接;高机械灵活性和能力是独立的不需要绑定材料、导电添加剂或当前的收藏家。亚博网站下载所有的删除从电极电导率。

除了他们自己的研究中,电极性能比基于碳纳米管的纸电极由石墨烯和材料,和拥有更多的好处比其他碳电极。亚博网站下载

研究人员得到了材料与巨大的商业潜力,随着生产过程更经济和更容易比其他电极制备方法扩大。

因此,碳纸很有商业潜力实现高性能锂离子电池碳阳极的灵活和可穿戴电子产品的应用。

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来源:

“Nitrogen-doped复写纸和三维多孔结构作为锂离子电池的灵活的自立式阳极”——张H。,等,科学报告,2017年,DOI: 10.1038 / s41598 - 017 - 07345 - y

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