利用棉秆原料作为锂阳极材料

石河子大学的科学家在中国报道棉花秸秆原料的使用来构建新型锂离子负极材料在能量存储应用程序使用。亚博网站下载他们的研究已经出现在杂志上亚博网站下载材料的信件。

研究:Nitrogen-doped棉花茎多孔碳复合材料作为锂离子电池的阳极材料。图片来源:alinabuphoto / Shutterstock.com

背景研究

锂离子电池有发现广泛的应用在近年来电子设备如智能手机和电脑。这些设备提供高能量密度的优点,多功能性,最小的维护、增强的性能和寿命。

传统锂离子电池通常采用建设阳极碳基材料,与金属氧化物常用的正电极。亚博网站下载锂盐在有机溶剂作为电解质在这些设备。

石墨患有特定能力和贫穷率低性能,和这些关键限制的发展促进了新一代的碳基材料作为锂离子电池阳极使用。亚博网站下载阳极可以由几个碳基材料,包括石墨、碳纤维、碳纳米管、多孔碳。亚博网站下载

在这些材料,多孔碳产生生物质亚博网站下载已被证明有特殊的锂离子电池储能领域的承诺。这是由于生物质材料的广泛可用性和可持续性农业和食品工业来源。亚博网站下载biomass-derived多孔碳的另一个优点是其有利的运输和电荷传输能力。

杂原子掺杂和催化剂常用的修改生物炭获得高性能阳极材料。亚博网站下载表面润湿性能和锂离子存储网站推广使用杂原子掺杂,而催化剂促进多孔网络的发展提高多维电子运输,减少运输距离电极和电解质。

研究表明,表面润湿性能和离子存储对锂离子电池的电化学性能有积极影响的设备,但目前协同机制并不完全理解。理解这些属性的影响将会改善高性能和安全的锂离子电池的设计。

这项研究

作者提出了一个一步碳化过程从棉花秸秆制备的多孔碳材料作为锂离子电池阳极材料使用。亚博网站下载这个过程包含了ZnCl的协同机制₂激活和N-doping。ZnCl₂催化剂被用于方法以及尿素作为氮源。

多孔碳的结构特点分析了理解这协同N-doping / ZnCl₂激活机制对电化学性能的影响。

棉花秸秆被粉碎成粉末准备。然后,粉末渗。茎被浸24 h在尿素溶液。合成泥浆被放置在烤箱和干完全删除任何水分。干浆与ZnCl混合₂和正交的样品进行分析。

由此产生的材料被用去离子水和盐酸。N-AC表示的产品。另一个材料,N-CSC,准备通过相同的过程,但是没有添加ZnCl₂用另一种材料,表示作者交流,没有尿素,因此没有N-doping准备。亚博网站下载材料和电池施工技术是彻底的分类研究。

研究结果

结构分析的biomass-derived激活碳披露ZnCl的影响₂孔隙度。N-CSC样本显示没有分裂现象导致中孔和大孔隙的形成,这是很重要的快速离子扩散。N-AC透露是一个明显的孔隙结构的非晶碳。额外的毛孔形成产品的管墙。

N-AC样本显示首次库仑效率最高,对阳极材料的实际应用是至关重要的。亚博网站下载N-AC还拥有最高的一百次后放电能力。

尽管N-AC孔隙体积低于交流,它的更好的循环性能表明,孔隙结构对电化学性能的影响有限,尽管交流的增强的孔隙结构提供了更好的循环性能。N-AC样本也显示最好的性能和具体的能力。

结果表明,N-doping和ZnCl的协同效应₂激活增强电化学性能提高层间间距和相对杂原子含量的材料。

总之

作者提出了一个简单的碳化法,利用ZnCl的协同效应₂激活和N-doping制造高性能锂阳极从原棉茎生物量。

在这项研究中,它是证明孔隙发展是提高电化学性能的基础在活性炭,层间间距和杂原子含量扮演了关键角色。纸的发展作出了重要的贡献新的碳基负极材料用于先进的锂离子电池。亚博网站下载

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王,Y et al。(2022) Nitrogen-doped棉花茎多孔碳复合材料作为锂离子电池的阳极材料亚博网站下载材料的信件132526(在线,pre-proof] scienc亚博老虎机网登录edirect.com。可以在:https://doi.org/10.1016/j.matlet.2022.132526

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