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多孔海綿材料在72V車載充電機負極中分級碳納米管搭接形成的應用

作者:(www.medove-pernicky.com) 發布于:2021/8/4 22:09:28 點擊量:

最近,商用石墨和其他碳基材料作為72V車載充電機充電鉀離子蓄電池的負極顯示出有前途的性能。目前碳負極的基本問題是K離子嵌入/脫出引起的材料體積膨脹/收縮進而導致結構坍塌的問題,這嚴重限制了碳基材料作為72V車載充電機充電鉀離子蓄電池負極材料的進一步開發和應用。但同時碳材料具有成本低、導電性好和大規模商業化潛力高等優良特點。那么,如何保證電化學反應中材料結構的穩定性就變得尤為重要。本文發現了內層和外層具有不同結構的分級碳納米管(HCNT)海綿材料,能夠明顯的改善結構坍塌的問題。在72V車載充電機充電K離子蓄電池中,可以獲得高達232mAhg-1的可逆容量。同時揭示HCNT在K離子嵌入和脫出過程中,體積膨脹/收縮和保持結構不崩塌的奧秘。

圖1密度與HCNT海綿的力學性能和孔結構的關系圖

(a)在50g力下,4種相同尺寸的HCNT海綿(HCNT-S1,HCNT-S2,HCNT-S3和HCNT-S4)的壓縮照片;

(b)四個4種HCNT海綿的單軸壓縮試驗的應力-應變曲線圖;

(c)4種HCNT海綿壓汞的百分比曲線圖(插圖:汞注入曲線);

(d)4種HCNT海綿的N2脫吸附曲線圖;

(e)HCNT-S1(21.6mgcm-3)的SEM圖像;

(f)HCNT-S4(8.1mgcm-3)的SEM圖像。

2HCNT海綿的結構表征圖

(a)4種HCNT海綿(HCNT-S1,HCNT-S2,HCNT-S3和HCNT-S4)的拉曼光譜圖;

(b)內層緊致石墨壁的CNT和外層疏松無序壁的CNT組成的HCNT示意圖;

(c)HCNT的TEM圖像;

(d)是(c)標記d區域的HRTEM圖像(插圖:區域的FFT轉換圖);

(e)是(c)標記e區域的HRTEM圖像(插圖:區域的FFT轉換圖);

(f)是(d)中標記f區域的HRTEM圖像;

(g)是(f)框區域的線強度分布圖。

34種HCNT海綿的72V車載充電機充電K離子蓄電池負極性能圖

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

(b)2負極峰和2正極峰的峰值電流(ip)和掃描速率(v)之間的線性關系圖(插圖:1負極峰的ln(ip)與ln(v)關系圖);

(c)在0.3mVs-1的掃描速率下,HCNT-S4負極的CV曲線圖;

(d)在100mAg-1下,HCNT-S1,HCNT-S2,HCNT-S3和HCNT-S4的50圈循環曲線圖;

(e)在100mAg-1下,4種HCNT海綿的電壓-容量曲線圖(插圖:4種HCNT海綿在不同電壓區間的容量貢獻比較圖);

(f)在100-1600mAg-1速率內,4種HCNT海綿電極的倍率性能圖。


本文鏈接:http://www.medove-pernicky.com/content/?374.html

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