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Energy Storage Materials:MnO量子点杂化碳纳米管助力超快速充放电锂钠离子电池
2019-02-18 09:40 Wei Wang  审核人:

碳基材料在能源相关领域中一直扮演着重要角色,尤其是在锂离子电池领域,石墨负极已经得到了广泛应用。但石墨负极材料的低理论容量和倍率性能,制约了其在快速充放电电池上的进一步使用。为了解决这一问题,课题组与湖南大学旷亚非教授课题组合作,设计的量子点杂化碳纳米管成功实现了28秒内超快速充电,且比容量可达400mAh/g,所得成果发表在SCI刊物Energy Storage Materials上。

作者采用模板法,以氧化淀粉纤维束作为分子束模板,锚定MnO量子点作为碳化催化剂,以三聚氰胺为碳源和氮源,成功制备了MnO量子点杂化碳纳米管。由于MnO量子点的嵌入,增大了碳纳米管碳壁的层间距,由0.34nm增大到0.41nm。通过理论计算发现,锂离子在普通碳管碳壁间的扩散能垒高达0.35eV,而在MnO量子点杂化碳管碳壁间的扩散能垒则为0.12eV。低扩散能垒表明这种材料具有高的储锂动力学速率,通过电化学性能测试发现材料具有极优的倍率性能,在20A/g的高电流密度下充放电,比容量依然高达400mAh/g。同时,大的碳层间距使得材料可以应用于钠离子电池领域,在0.5A/g的电流密度下,材料的储钠比容量为300 mAh/g

该论文题目为“Ultra-fast transfer and high storage of Li+/Na+ in MnO quantum dots@carbon hetero-nanotubes: Appropriate quantum dots to improve the rate”,第一作者为湖南大学李焕新博士,课题组侯朝辉教授与湖南大学旷亚非教授和周海晖教授为共同通讯作者。

论文链接:

https://doi.org/10.1016/j.ensm.2018.07.021



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