| 查看: 6406 | 回复: 8 | |||||||||
[交流]
Advanced Materials: 构筑石墨烯基三明治介孔电极结构 已有6人参与
|
|
原文来自：低维材料 随着移动储能器件的发展，具有高能量密度、长循环寿命和优异安全性能的储能电池备受关注。为实现高的能量密度，电极材料就需要在保证良好的电子、离子传输的同时实现活性物质比例的最大化，而传统研究中采用的复合材料、金属或碳基泡沫等虽然可以为充放电过程中的电子和离子提供顺畅的通路，实现良好的循环和倍率性能，但通常活性物质的质量分数不高，难以满足高能量密度的需求。  Figure 1.Schematic illustration for the fabrication ofthe 3Dsandwich-structured V2O5@graphene@V2O5cathode. 为解决上述问题，中科院仿生功能材料与传感器件研究中心、伊利诺伊大学香槟分校和宾州州立大学的研究人员合作提出了一种由活性物质与石墨烯构成的介孔三明治结构，该方法通过硬模板的方式化学气相沉积（CVD）生长一层石墨烯，并通过两次溶剂热在石墨烯的两侧原位复合V2O5作为活性物质，从而得到V2O5@graphene@V2O5三明治介孔网络结构。  Figure 2. a) SEM image of the electrodeposited Niinverse opal after PS opal template removal. b) SEM image of the graphene-coatedNi inverse opal. Inset in (b) is a high-magnification image. c) Cross-sectionalview SEM image of the graphene@V2O5after Ni scaffoldetching. d) Low- and e) high-magnification cross-sectional view SEM images ofthe V2O5@graphene@V2O5after thesecond V2O5solvothermal growth and subsequent heattreatment. Inset in (d) is illustration of the sandwich structure.The colorizedright half in (e) highlights the sandwich structure (first-growth V2O5(brown),second-growth V2O5after Ni etching (green), and theintermediate graphene layer (dark gap)). f) Raman spectrum of theV2O5@graphene@V2O5structure. 镶嵌在在三明治结构中的石墨烯形成互连的三维导电网络，保证了正极材料良好的电子传导性能；而硬模板法得到的介孔结构则有利于电解液中离子的快速传导，实现了电池充放电过程中优异的倍率特性。另外，在该复合结构中石墨烯的含量仅3.6%，有效地实现了电极材料中活性物质比例的最大化。  Figure 3. a) Galvanostatic charge–discharge curves oftheV2O5@graphene@V2O5cathodes at 5C. b) Cycling capacity and Coulombic efficiency over 2000 cycles. Allcapacities are on a full electrode basis. c) Capacity and Coulombic efficiencyat varying C-rates. The electrode waspre-cycled 20 times at 1 C before startingthe measurements. d) CV curve of the V2O5@graphene@V2O5cathodeover the potential range of 2–4 V versus Li/Li+at a scan rate of 0.1 mV s–1.e) The 1st, 2nd, 10th,100th, and 1000th discharge–charge curves (at a rate of 5 C) of a 100 μm thick V2O5@graphene@V2O5cathodefabricated using a commercial Ni scaffold as sacrificial template. The inset in(e) shows the cross-sectional SEM image of the thick V2O5@graphene@V2O5cathode. 将该V2O5@graphene@V2O5材料组装成锂离子电池进行电化学性能表征显示，三明治结构和介孔网络特点赋予了其较高的比容量、稳定的长循环特性和良好的倍率表现。基于电极整体质量计算，在5 C倍率下循环200圈后比容量为230mAh g-1，2000圈后仍有203mAh g-1，库伦效率维持在~99.7%。除此之外，研究人员采用类似方法制备了graphene@Si@graphene结构锂离子电池负极材料，同样表现出优异的电化学性能。该石墨烯基三明治纳米结构的设计思想有效地解决了高活性物质含量和优异电化学性能不兼容的矛盾，在其他储能体系的电极设计中同样有借鉴意义。 文章来源于AdvancedMaterials 2016 （DOI:10.1002/adma.201600829） |
回复此楼» 收录本帖的淘帖专辑推荐
 锂离子电池专题（技术答疑） | 电化学基础-我的圣经 | 知识能改变命运吗？ | 纳米材料结构设计 |
| 待下载 | pref |
» 猜你喜欢
Renlab@monash全奖博士机会，最后三天！
已经有0人回复
-
今年面上没有消息，想来是没了，散个金攒攒人品，为明年祈福
已经有698人回复
-
物理化学论文润色/翻译怎么收费?
已经有274人回复
-
合肥工业大学854仪器技术综合专业课考研
已经有0人回复
-
27年电化学博士毕业，想找海外QS前50的高校读博后求推荐
已经有3人回复
-
27年电池/材料类博士申请
已经有2人回复
-
2027年博士申请或转博科研助理 求推荐
已经有1人回复
-
请问谁有2025最新影响因子Excel表？金币求助！
已经有53人回复
-
氯化钠与有机磺酸分离
已经有0人回复
» 本主题相关商家推荐: (我也要在这里推广)
» 本主题相关价值贴推荐，对您同样有帮助:
- Advanced Design of Mechanical Systems: From Analysis to Optimization
已经有21人回复
- Lignin and Lignans: Advanced in Chemistry
已经有55人回复
- 高等土力学第三版 Braja M. Das主编（advanced soil mechanics)
已经有59人回复
- Waveform Design and Diversity for Advanced Radar Systems
已经有10人回复
- Advanced Practical Organic Chemistry
已经有7人回复
- Advanced Condensed Matter Physics
已经有88人回复
- Damage and Fracture of Composite Materials and Structures (Advanced Structured M
已经有1人回复
- Advanced Statistical Mechanics[B.M.McCoy]
已经有52人回复
K.S.
木虫 (正式写手)
- 应助: 0 (幼儿园)
- 金币: 8567.1
- 散金: 40
- 红花: 1
- 帖子: 967
- 在线: 74.3小时
- 虫号: 2076812
- 注册: 2012-10-21
- 性别: GG
- 专业: 电化学
2楼2016-07-10 18:48:21
3楼2016-07-10 20:21:22
4楼2016-07-11 14:47:03
烟圈o0
木虫 (著名写手)
- 应助: 179 (高中生)
- 金币: 3578.2
- 散金: 1035
- 红花: 46
- 沙发: 4
- 帖子: 2721
- 在线: 1513.5小时
- 虫号: 986567
- 注册: 2010-03-31
- 性别: GG
- 专业: 电化学
5楼2016-07-11 18:12:40
6楼2016-07-11 20:37:11
ailiuyishi
铁杆木虫 (著名写手)
努力，新的一年
- 应助: 89 (初中生)
- 金币: 5229.6
- 散金: 397
- 红花: 8
- 帖子: 1855
- 在线: 334.5小时
- 虫号: 2686186
- 注册: 2013-09-27
- 专业: 无机合成和制备化学
7楼2016-07-11 21:01:10
8楼2016-07-14 14:04:01
9楼2016-07-15 11:03:59
