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釜山大學(xué)開發(fā)高效鈉離子電池負(fù)極
日期:2023-01-10   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:sy_qianjiao 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
鋰離子電池具有高能量密度和長循環(huán)壽命,廣泛應(yīng)用于便攜式電子產(chǎn)品和電動汽車。然而,鋰的成本高、儲量有限,因此需要開發(fā)替代儲能系統(tǒng),比如鈉離子電池(SIB)。

(圖片來源:釜山大學(xué))

鈉具有與鋰相似的物理化學(xué)性質(zhì),而且能提供可持續(xù)性和成本效益。然而,鈉的離子較大,擴散動力學(xué)緩慢,難以適應(yīng)商用碳負(fù)極中的碳微結(jié)構(gòu),因此SIB負(fù)極存在結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定和存儲性能差的問題。使用摻雜雜原子的碳質(zhì)材料,有望解決這些問題,但其制備過程復(fù)雜、昂貴和耗時。

據(jù)外媒報道,最近,由韓國釜山國立大學(xué)(Pusan National University)的Seung Geol Lee教授負(fù)責(zé)的團隊,使用喹吖啶酮(quinacridones)作為前體來制備碳質(zhì)SIB負(fù)極。諸如喹吖啶酮的有機染料擁有不同的結(jié)構(gòu)和功能團,從而產(chǎn)生不同的熱分解行為和微結(jié)構(gòu)。當(dāng)用作儲能材料的前體時,熱解的喹吖啶酮可以極大地改變二次電池的性能。因此,可以通過控制有機染料前體的結(jié)構(gòu)來打造高效電池。

在這項研究中,研究人員重點關(guān)注2,9-二甲基喹吖啶酮(2,9-DMQA)。這種材料擁有平行分子填充結(jié)構(gòu),在600°C下熱解時,可從淡紅色變成黑色,殘?zhí)柯矢哌_61%。研究人員接下來進行了全面的實驗分析,以描述潛在的熱解機制。

研究人員提出,甲基取代基在450°C時會分解產(chǎn)生自由基,從而形成多環(huán)芳烴。多環(huán)芳烴具有縱向生長微結(jié)構(gòu),這是由平行堆積方向上的鍵橋而產(chǎn)生的。此外,2,9-DMQA中的含氮和含氧官能團會釋放氣體,從而在微觀結(jié)構(gòu)中形成無序區(qū)域。相反,熱解未取代喹吖啶酮形成高度聚集的結(jié)構(gòu)。由此可以看出,形態(tài)發(fā)展受到前體晶體取向的極大影響。

此外,在600°C下熱解的2,9-DMQA,作為SIB負(fù)極表現(xiàn)出高倍率性能(在0.05 A/g時為290 mAh/g)和卓越的循環(huán)穩(wěn)定性(在5 A/g時為134 mAh/g,持續(xù)1000個循環(huán))。由于表面限制和層間距離增加,含氮和含氧基團可進一步提高電池存儲。

Lee教授表示:“諸如喹吖啶酮的有機染料,可用作鈉離子電池的負(fù)極材料,提供高效率,用于量產(chǎn)大規(guī)模儲能系統(tǒng)。”

原標(biāo)題: 釜山大學(xué)開發(fā)高效鈉離子電池負(fù)極
 
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來源:蓋世汽車
 
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