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生长卷曲的石墨烯层可提高硬质碳的钠离子储存能力

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生长卷曲的石墨烯层可提高硬质碳的钠离子储存能力

受益于独特的有序化程度和局部微观结构特征,硬碳(HC)被认为是钠离子电池(SIBs)最有前途的阳极。但是,低的初始库仑效率(ICE)和有限的可逆容量严重阻碍了其广泛的应用。本文,西北工业大学沈超副研究员、谢科予教授等在《Nano Res》期刊发表名为“Growing curly graphene layer boosts hard carbon with superior sodium-ion storage”的论文,研究通过简单的化学气相沉积方法(无催化剂),在HC上设计并实施了一个具有微孔结构的均匀卷曲石墨烯(CG)层。

CG不仅提高了硬碳的电子/离子导电性,而且还有效地屏蔽了其表面缺陷,增强了其ICE。特别是,由于CG片(CG)的自发卷曲结构特征,形成的微孔(≤2纳米)提供了额外的活性位点,增加了其容量。当用作钠离子电池阳极时,HC-CG复合阳极显示出358 mAh-g-1的出色可逆容量,88.6%的卓越ICE,5 A-g-1时145.8 mAh-g-1的显著速率性能,以及1000次循环后88.6%的1 A-g-1长循环寿命。这项工作为硬质碳阳极提供了一种简单的缺陷/微观结构车削策略,并加深了对高原地区钠储存行为的理解,特别是对通过形成准金属簇形成的孔隙填充机制的理解

图文导读

 

图1. (a) 卷曲石墨烯的生长过程示意图。(b)-(e) 卷曲的垂直方向的石墨烯生长的不同阶段的TEM图像

 

图2(a-d)HC和和HC-G1.5的TEM和高分辨率TEM(HRTEM)图像。(e) N2 吸附-解吸等温线的样品。(f) 相应的孔隙大小分布(BJH模型)。(g) HC-G1.5的拟合SAXS模式