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唐永炳ACS Energy Lett.: 提高鉀基雙離子電池電化學(xué)性能的獨(dú)立合金策略

唐永炳ACS Energy Lett.: 提高鉀基雙離子電池電化學(xué)性能的獨(dú)立合金策略
鉀基雙離子電池(PDIBs)在大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)中顯示出良好的應(yīng)用前景。然而,由于碳質(zhì)負(fù)極的理論容量有限,目前報(bào)道的PDIBs的電化學(xué)性能仍然不盡如人意,采用合金材料作為負(fù)極可能是提高PDIBs容量的有效方法。
唐永炳ACS Energy Lett.: 提高鉀基雙離子電池電化學(xué)性能的獨(dú)立合金策略
在此,中科院深圳先進(jìn)院唐永炳研究員等人首次采用SnSb納米點(diǎn)封裝的自支撐多孔碳納米線(SnSb@PCNWs) 作為高性能PDIB的負(fù)極。獨(dú)立的SnSb@PCNWs直接用作負(fù)極,無需使用粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑和集流體,有助于增加活性材料的比例并降低電池成本。SnSb合金設(shè)計(jì)策略提供了高容量,同時(shí)降低了電極的應(yīng)力變形。
此外,多孔碳納米線(PCNW)能夠?qū)崿F(xiàn)快速的電子/離子傳輸并減輕SnSb納米點(diǎn)的體積膨脹。
唐永炳ACS Energy Lett.: 提高鉀基雙離子電池電化學(xué)性能的獨(dú)立合金策略
圖1. PDIB充放電示意圖及負(fù)極的異位GD-OES和正極原位XRD表征
隨后,作者構(gòu)建了一種以SnSb@PCNWs作為負(fù)極和低成本膨脹石墨(EG)作為正極的新型PDIB配置。在充電過程中,電解液中的K離子將遷移到負(fù)極并與 SnSb形成合金,而PF6將移動(dòng)到正極并嵌入石墨層中。
在隨后的放電過程中,K+ 和PF6會(huì)回到電解液中。該P(yáng)DIB表現(xiàn)出高可逆容量(255.3 mAh g-1@2C)、出色倍率性能(157.3 mAh g-1@12C)以及在10 C下循環(huán)300次仍提供128.8 mAh g-1容量的良好循環(huán)性能,這是已報(bào)道的PDIB的最佳結(jié)果。這種自支撐合金策略可能為構(gòu)建基于合金型負(fù)極的高性能PDIB提供新的見解。
唐永炳ACS Energy Lett.: 提高鉀基雙離子電池電化學(xué)性能的獨(dú)立合金策略
圖2. SnSb@PCNWs ||EG PDIBs的電化學(xué)性能
The Free-Standing Alloy Strategy to Improve the Electrochemical Performance of Potassium-Based Dual-Ion Batteries, ACS Energy Letters 2021. DOI: 10.1021/acsenergylett.1c02092

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