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一种新型柔性多孔碳纸锂离子电池负极

可充电锂离子电池现在在电子领域很普遍,在普通家庭的许多设备中都有发现。尽管它们广泛的商业用途,制造过程和制造这些电池内的电极仍然遭受许多缺点。

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。欧洲杯足球竞彩

尽管是许多家用设备的主要电源,但可充电锂离子电池电力系统中许多传统碳电极的浆液和电流收集生产过程存在多个问题。

这些因素包括一些内部组件不具有电子活性,因此对锂的存储没有贡献,降低电极的电子导电性的聚合物粘合剂,产生的电极具有高脆性,刚性和高微裂可能性。

在另一种方法中,研究人员之前通过直接热解三聚氰胺泡沫生产了一种弹性掺氮碳泡沫(ECF)。研究人员发现,这种材料具有高比表面积、低密度和高导电性。

由于类似的泡沫基材料已经被用于生产阳极,尽管欧洲杯足球竞彩其稳定性和容量都不高,研究人员决定在他们的新工作中测试他们的新材料作为高性能锂离子电池的独立柔性阳极材料。

为了生产用于电极的材料,并提高材料本身的性能,研究人员使用了相同类型的热解方法,但改进了在热解过程中对三聚氰胺泡沫进行持续压缩的方法。热解过程结束后,得到150mm × 25mm的材料。

研究人员用扫描电子显微镜(SEM,VEGA 3,TESCAN; JSM-6335F,JEOL),透射电子显微镜(TEM,JEM-2100,JEOL)进行了碳材料的形态和微观结构。X射线衍射光谱(XRD,D5000,Siemens),拉曼光谱(Labram HR-800,Horiba),X射线光电子体谱(XPS,Escalab 250,Thermo Scientific),Brunauer-Emmett-Teller(BET)测量(尽快2020,Micromeritics仪器公司)和孔径分布测量(PSD)。

研究人员还使用微力测试系统(Tytron 250, MTS)测试了材料的三点弯曲能力,并使用cr225型硬币电池、恒流充放电测量(LAND-CT2001A,武汉金诺)和电化学阻抗谱(EIS, MTS)表征了阳极的电化学性能。VMP3生物逻辑的造物九律)。

研究人员开发了这种材料,并将其铸成氮掺杂碳纸(NCP),它由高密度的三维(3D)分层细胞结构组成,具有很高的弯曲灵活性。

研究人员利用这种材料作为锂离子电池的独立阳极。在这种形式下,碳材料的初始可逆容量为480 mAh g-1目前密度为0.5Ag-1,稳定容量为329.8 mAh g-1目前密度为0.5Ag-1200年之后周期。

即使在高电流密度的8银-1研究人员发现,这种材料的稳定容量为126.5 mAh g-1在室温下循环500次。这种性能也被发现是由这些研究人员开发的以前没有使用压缩方法的碳材料的增强。欧洲杯足球竞彩

即使高批量负载量为3.2毫克cm-2,碳纸仍保持了较高的柔韧性和良好的电化学性能。

该材料的电化学性能的提高归因于高度密集互连的三维网络促进了有效的电子转移,以及短的锂离子传输路径,通过多个结;机械灵活性高,不需要粘结材料、导电添加剂或集流器即可独立工作。欧洲杯足球竞彩所有这些都消除了电极的导电性。

除了他们自己的研究之外,这种电极比石墨烯和碳纳米管纸材料制成的电极性能更好,而且比其他碳电极具有更多的优点。欧洲杯足球竞彩

研究人员已经生产出了一种具有巨大商业潜力的材料,因为其制造过程比其他电极制造方法更经济,更容易按比例放大。

因此,碳纸具有巨大的商业潜力,可作为高性能锂离子电池的碳阳极,用于柔性和可穿戴电子应用。

图片来源:

加纳克Dharmasena / Shutterstock.com

来源:

“三维多孔结构的氮掺杂碳纸作为锂离子电池的柔性独立负极”,张华,等,科学报告,2017,DOI:10.1038/s41598-017-07345-y

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利亚姆奎奇立

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利亚姆奎奇立

Liam Critchley是一位专门从事化学和纳米技术的作家和记者,在化学和纳米技术和M.Sc的酿酒型。化学工程研究。

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    奎奇立Liam》2017。一种新型柔性多孔碳纸锂离子电池负极.Azom,浏览2021年6月30日,https://www.wireless-io.com/article.aspx?articled=14380。

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