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中国研究人员提出颗粒细化诱导新机制 提高钠/锂离子电池的循环容量

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58京牌 近年来,钠离子电池备受关注,因为钠储量丰富,而且这种电池的成本较低。具有较高的Na+存储能力和循环稳定性的电极,对提高钠离子电池的能量密度和倍率性能至关重要。

(图片来源:中科院)

,最近,中国科学院大连化学物理研究所研究员李先锋、副研究员郑琼团队和燕山大学教授唐永福团队合作,提出了钠/锂离子电池电极储能的新机制。

研究人员设计了一种珊瑚状FeP复合材料,可锚定FeP纳米颗粒,并将其分散在氮掺杂的三维碳骨架上(FeP@NC)。珊瑚状FeP@NC复合材料具有较短的电荷转移路径和较高的导电氮掺杂碳网络,改善了该复合材料的电荷转移动力学。

此外,由于FeP纳米颗粒周围具有高度连续的N掺杂碳骨架和弹性缓冲的石墨化碳层,基于FeP@NC复合材料的钠离子电池表现出超稳定的循环性能,在10A/g下经过10000次循环后,其容量保持率为82.0%。

更重要的是,研究人员将电化学研究和原位电子显微镜表征分析结合起来,确定了一种独特的颗粒细化机制,可在循环过程中诱导容量增加,这种容量增强效果在小电流下更加明显。

研究发现,FeP纳米颗粒在第一个循环中经历了细化-复合过程,经过数十个循环后,呈现出全区域细化的趋势。这导致石墨化程度和界面磁化强度逐渐增加,为Na+存储提供了更多的额外活性位点,并有助于提升循环容量。这种容量提升现象也可以扩展至锂离子电池,在10A/g下循环5000次后,锂离子电池的容量保持率为90.3%。

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