图片展示
搜索

近期要闻  >>>

协会通知  >>>

预约走访  >>>

  • 姓名 *

  • 电话 *

  • 单位 *

  • 岗位

  • 需求内容(项目申报/商标专利/法律支援/科研院校/人才需求) *

  • 提交预约

  • 验证码
    看不清?换一张
    取消
    确定

新型钾离子电池负极:类细胞碳微球

浏览: 发表时间:2020-12-30 15:05:07

来源:中国科学杂志社

钾离子电池是潜在的下一代大型储能系统,而能够稳定储钾的碳材料,特别是具有石墨结构的碳材料,是制备钾离子电池负极、促进钾离子电池工业化的基础。 

近日,受生物细胞结构的启发,研究者报道了一种类生物细胞的碳微球,并将其用作钾离子电池负极,获得了良好的效果。具体而言,碳微球的球壁(对应细胞膜)为非晶碳,球内为高度结晶的石墨烯片或碳纳米管,而且,球壁非晶碳中镶嵌有碳纳米管(对应于细胞膜上的离子通道)。20201229011527_f48fb9.jpg-orig

新型碳微球的结构示意图

此种碳微球用作钾离子电池负极有以下优势:1)球壁由非晶碳组成,其在充放电过程中的体积变化可忽略,且非晶碳表面能生成稳定的SEI膜,为钾离子电池高库伦效率提供了保障;2)球壁非晶碳中镶嵌的碳纳米管类似于细胞膜上的物质交换通道,可作为钾离子输运的快速通道及便于电解液的浸润,提高了钾离子电池的倍率性能;3)球内部高度结晶的石墨烯片或碳纳米管提供了低的放电平台,为高能量密度钾离子电池提供了可能。

应用于钾离子电池负极时,碳微球展现出高的可逆容量(100 mA g–1302 mAh g–1,500 mA g–1248 mAh g–1)、优异的循环性能(2100次循环后可逆容量为226 mAh g–1,在100 mA g–1的电流密度下连续运行时间超过15个月容量基本上没有衰减)和出色的倍率性能(1 A g–1时为160 mAh g–1)。

此外,以新型碳微球为负极、普鲁士蓝为电池正极的全电池具有高的放电容量和超稳定的循环性能。在500 mA g–1的电流密度下,全电池可提供80 mAh g–1的初始放电容量,活化后全电池容量达到了115 mAh g–1。循环1000次左右,容量仍大于110 mAh g–1,且库伦效率在电池的稳定循环中可以高达98%。20201229011527_fd7bd2.jpg-orig

(a)基于BCC和普鲁士蓝(PB)组装的钾离子全电池的示意图。(b)半电池和全电池的充放电曲线。(c)全电池的循环性能(500 mA g–1)。

这项研究为类锂离子电池负极材料的研发提供了一种新策略,为未来新型仿生电池材料的设计和制造提供了新途径,并促进了跨学科的合作研究。相关成果发表于《国家科学评论》(National Science Review, NSR),第一作者为湖南大学博士生丁红波,通讯作者为中南大学周江教授和湖南大学鲁兵安教授

来源:scichina1950 中国科学杂志社

原文链接:http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA3MzQ5MzQyNA==&mid=2656808563&idx=2&sn=3f1809f7e744915c6cf5bc7b51e25c3e

版权声明:除非特别注明,本站所载内容来源于互联网、微信公众号等公开渠道,不代表本站观点,仅供参考、交流、公益传播之目的。转载的稿件版权归原作者或机构所有,如有侵权,请联系删除。

电话:0574-83863720

邮箱:nbkjcx@126.com




 | 首页走进协会 | 通知公告协会动态会员风采 |

Copyright 2020 www.nbkjcx.com  宁波市科技创新协会  版权所有

地址(ADD):宁波市北海路68号带路创业园五楼    联系电话(TEL):0574-83863720   传真(FAX):0574-83863721  

你好,欢迎咨询!
在线咨询
联系方式
协会秘书处
0574-83863720
指导站专线
18067271922
上班时间
周一到周五
E-mail地址
nbkjcx@126.com
二维码
二维码
添加微信好友,详细了解产品
使用企业微信
“扫一扫”加入群聊
复制成功
添加微信好友,详细了解产品
我知道了