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多孔海绵材料在72V太阳集团网址负极中分级碳纳米管搭接形成的应用

作者:(www.50khz.com) 发布于:2021/8/4 22:09:28 点击量:

最近,商用石墨和其他碳基材料作为72V太阳集团网址充电钾离子蓄电池的负极显示出有前途的性能。目前碳负极的基本问题是K离子嵌入/脱出引起的材料体积膨胀/收缩进而导致结构坍塌的问题,这严重限制了碳基材料作为72V太阳集团网址充电钾离子蓄电池负极材料的进一步开发和应用。但同时碳材料具有成本低、导电性好和大规模商业化潜力高等优良特点。那么,如何保证电化学反应中材料结构的稳定性就变得尤为重要。本文发现了内层和外层具有不同结构的分级碳纳米管(HCNT)海绵材料,能够明显的改善结构坍塌的问题。在72V太阳集团网址充电K离子蓄电池中,可以获得高达232mAhg-1的可逆容量。同时揭示HCNT在K离子嵌入和脱出过程中,体积膨胀/收缩和保持结构不崩塌的奥秘。

图1密度与HCNT海绵的力学性能和孔结构的关系图

(a)在50g力下,4种相同尺寸的HCNT海绵(HCNT-S1,HCNT-S2,HCNT-S3和HCNT-S4)的压缩照片;

(b)四个4种HCNT海绵的单轴压缩试验的应力-应变曲线图;

(c)4种HCNT海绵压汞的百分比曲线图(插图:汞注入曲线);

(d)4种HCNT海绵的N2脱吸附曲线图;

(e)HCNT-S1(21.6mgcm-3)的SEM图像;

(f)HCNT-S4(8.1mgcm-3)的SEM图像。

2HCNT海绵的结构表征图

(a)4种HCNT海绵(HCNT-S1,HCNT-S2,HCNT-S3和HCNT-S4)的拉曼光谱图;

(b)内层紧致石墨壁的CNT和外层疏松无序壁的CNT组成的HCNT示意图;

(c)HCNT的TEM图像;

(d)是(c)标记d区域的HRTEM图像(插图:区域的FFT转换图);

(e)是(c)标记e区域的HRTEM图像(插图:区域的FFT转换图);

(f)是(d)中标记f区域的HRTEM图像;

(g)是(f)框区域的线强度分布图。

34种HCNT海绵的72V太阳集团网址充电K离子蓄电池负极性能图

(a)在0.3mVs-1和0.01-2.5V下,HCNT-S4的前3圈CV曲线图;

(b)2负极峰和2正极峰的峰值电流(ip)和扫描速率(v)之间的线性关系图(插图:1负极峰的ln(ip)与ln(v)关系图);

(c)在0.3mVs-1的扫描速率下,HCNT-S4负极的CV曲线图;

(d)在100mAg-1下,HCNT-S1,HCNT-S2,HCNT-S3和HCNT-S4的50圈循环曲线图;

(e)在100mAg-1下,4种HCNT海绵的电压-容量曲线图(插图:4种HCNT海绵在不同电压区间的容量贡献比较图);

(f)在100-1600mAg-1速率内,4种HCNT海绵电极的倍率性能图。


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