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中北大学王慧奇课题组在硼化学储能材料方面取得重要研究进展
来源:王慧奇副教授个人网站 发布日期:2022-06-29


面对全球碳中和的目标,钠离子电池和钾离子电池的量产受到负极材料容量低、动力学差的严重制约。 由于Na+和K+的体积较大,目前的石墨碳表现出低而慢的电荷储存动力学,阻碍了其进一步的应用。 

鉴于以上问题,中北大学王慧奇团队和中国科学院山西煤炭化学研究所陈成猛研究员通过将硼原位掺杂到碳纳米笼中,制备了促进Na+和K+存储的新型BCxO3-x纳米笼(BCNCs)。 由于硼原子的缺电子特性,BCNCs具有薄壁的中空结构和丰富的电子缺陷,具有良好的电化学稳定性和超高的Na+/K+存储能力。 0.1 A g-1的BCNC阳极在1000次循环后提供177 mAh g-1的高容量,在500次循环后提供212 mAh g-1的高容量。 密度泛函理论计算证实,电子缺陷有助于Na+和K+的强吸附能,在0.05 A g-1下分别达到769 mAh g-1和2493 mAh g-1的超高可逆容量。 动力学分析表明,电子缺陷提供了额外的离子吸附位点,增加了赝电容电荷存储容量,导致钠/钾与基体之间显著的电荷转移。 该研究为高性能负极材料的设计提供了重要的指导。 相关研究成果于6月9日发表在国际知名期刊《Materials Chemistry Frontiers》。

DOI https://doi.org/10.1039/D2QM00372D


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