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ChemSusChem:PF6-在软炭材料正极中的快速储放用于双离子电池2023-09-13
大连理工大学沈永峰等在ChemSusChem期刊发文对软炭材料在双离子电池正极中的应用进行了研究,文章重点探讨了PF6在软炭材料正极中的储放机制,为碳质正极的结构优化提供一种新的策略和见解。

 

 

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双离子电池是一种阴阳离子同时参与能量存储过程的新兴储能电池,具有工作电压高、能量密度高、成本低、环境友好等优点,这种独特的储能方式对正极材料的结构提出了更高的要求。目前普遍采用的石墨正极存在阴离子存储反应缓慢、电极结构剧烈膨胀的难题。引入具有多级孔结构的炭正极材料可以强化阴离子的扩散并缓解体积膨胀,但尚不能完全避免对材料结晶性的破坏,不能协调平衡各项电池性能指标。

基于此,大连理工大学沈永峰等人设计制备出具有少层石墨烯结构单元的纳米级软炭材料,构建了容量高、倍率好、稳定性强等性能均衡的双离子电池正极,在不牺牲容量和循环稳定性能的前提下实现了超快的阴离子PF6储放。文中详细研究了纳米级少层石墨烯结构单元和PF6快速储存机制之间的联系,阐明了PF6在其中的表面效应对倍率性能的增益作用,指出具有较小石墨微晶尺寸的少层石墨烯结构可以将大量位点暴露于近表层区域,利用表面效应使PF6阴离子在近表层位点处直接达到完全满电荷状态,在体相位点处跳过了从高阶层间化合物向低阶层间化合物演变的漫长过程,从而显现出极佳的倍率性能。这项研究为未来构建兼容高功率密度与高能量密度的电化学储能体系提供了一种可行方案。

文信息

Soft Carbon as Cathode with High Rate Performance for Dual-Ion Batteries via Fast PF6 Intercalation Improved by Surface Effect

Yong-Feng Shen, Meng-Meng Zhang, Dong Yan, Jia-He Lv, Tao Wu, Bin He and Wen-Cui Li*

ChemSusChem

DOI: 10.1002/cssc.202300493

 

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