Partikelforfining inducerer og øger cykluskapaciteten af ​​natrium/lithium-ion-batterier

Natriumionbatterier (SIB'er) har tiltrukket bred opmærksomhed på grund af fordelene ved rigelig natriumkilde og lave omkostninger. Elektroder med højere Na ⁺ lagringsevne og cyklusstabilitet er afgørende for at forbedre energitætheden og hastighedskapaciteten for SIB'er.

For nylig, Prof. Li Xianfengs gruppe og Assoc. Prof. Zheng Qiongs gruppe fra Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) ved det kinesiske videnskabsakademi (CAS), i samarbejde med prof. Tang Yongfus gruppe fra Yanshan University, foreslået en ny mekanisme for natrium/lithium-ion batterier elektrode energilagring.

Denne undersøgelse blev offentliggjort i Angewandte Chemie International Edition den 14. sept.

Forskerne designede en korallignende FeP-komposit med FeP-nanopartikler forankret og spredt på en nitrogen-doteret tredimensionel kulstoframme (FeP@NC). Den korallignende FeP@NC komposit havde en kortere ladningsoverførselsvej og et højere ledende N-doteret kulstofnetværk, hvilket forbedrede ladningsoverførselskinetikken for denne komposit.

På grund af den meget kontinuerlige N-doterede kulstoframme og et fjederbuffrende grafitiseret kulstoflag omkring FeP nanopartiklerne, SIB med FeP@NC komposit udviste en ultrastabil cykelydelse ved 10 A g ^-1 med en kapacitetsbevarelse på 82,0 procent i 10, 000 cyklusser.

Vigtigere, de kombinerede elektrokemisk forskning og in-situ elektronmikroskopi karakterisering for at bekræfte en unik mekanisme for partikelforfining for at inducere øget kapacitet under cykling, og denne kapacitetsforøgende effekt var mere udtalt under små strømme.

De fandt ud af, at FeP-nanopartiklerne gennemgik en raffinerings-rekombinationsproces i løbet af den første cyklus og præsenterede en global raffineringstrend efter snesevis af cyklusser. Dette resulterede i en gradvis stigning i grafitiseringsgrad og grænseflademagnetisering, og ydede yderligere flere ekstra aktive steder for Na ⁺ opbevaring og bidrog til en stigende kapacitet med cykling. Kapacitetsstigningsfænomenet kan også strække sig til lithium-ion-batterier (LIB'er). Det kan opretholde en kapacitetsbevarelse på 90,3 procent for LIB'er efter 5, 000 cyklusser ved 10 A g ^-1 .