氮掺杂类石墨烯研究获进展或将提高锂电池容量-亚博app官方入口

本文摘要:氮导入石墨烯被指出是有前途的锂离子电池的电极材料,在理论和实验研究中,氮导入石墨烯的锂吸收性能很大程度上依赖于氮导入量。

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氮导入石墨烯被指出是有前途的锂离子电池的电极材料,在理论和实验研究中,氮导入石墨烯的锂吸收性能很大程度上依赖于氮导入量。但是,即使大量的氮原子导入晶格,结构稳定性也不会减少,因此电池容量等电化学性能的进一步提高和提高受到限制。最近,中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室(捐赠)博士课程郑先生和材料系由硕士学生杨阳先生通过理论模拟计算,明确提出边缘氮的引入和微孔多馀的锂储存思想,构建边缘氮的引入,边缘卡尔作为锂离子电池电极材料显示出优异的嵌入锂性能。这项研究成果发表在最近出版发行的《大自然通讯》上。

以低氮对应物ZIF-8为前体,通过在惰性气氛中精制的一阶段法,采集导入了低氮的石墨烯粒子。该方法可以有效地防止石墨烯粒子边缘容易生成羟基、羧基、环氧基等官能团,不利于氮原子导入石墨烯晶格内及边缘,提高导入量,例如在800下采集的样品另外,精制后构成的石墨烯粒子集合体含有很多细孔,在其内表面向原子中导入了吡啶、吡咯型氮,理论模拟计算中指出,该细孔可以得到追加的锂嵌入容量。

另外,这种通道结构不利于充放电循环中的锂离子和电解质的输送,锂离子的移动速度大幅提高。这些结构的优点使得到的掺氮石墨烯粒子的电化学性能得到了很小的提高,容量和循环稳定性比现有文献报道的掺氮碳材料高,预计有潜在的应用。

这项研究得到了国家自然科学基金委员会和中国科学院等相关项目的资助。氮导入系石墨烯粒子的制造过程和氮导入模型的示意图。(a)ZIF-8 (b )丰氮碳多面体(不含大量石墨烯粒子) (c )是经变焦的石墨烯粒子,配合有边缘氮。(d )一层石墨烯的边缘和晶格三种氮融合配置。

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