孙靖宇课题组研究成果被MaterialsViews报道

* 来源: MaterialsViews Wiley * 作者: admin * 发表时间: 2020/06/26 15:12:00 * 浏览: 53
Advanced Energy Materials:动力学增强的异原子双掺烯碳空心结构用于高倍率可打印钾离子电池


随着便携式电子和电动汽车的迅猛发展,对低成本,超安全和规模化的储能系统的需求日渐增大。相较于传统锂离子电池,钾离子电池因为钾金属资源的分布广泛、廉价易得越来越受到人们的关注。然而,由于钾离子较大的离子半径引起的缓慢的电化学反应动力学和较大的体积膨胀限制了其发展。通过电极材料的设计,尤其是负极材料的设计,以获得更快的离子嵌入动力学、更稳定的结构和优化的电化学性能仍然存在挑战。

苏州大学能源学院、能源与材料创新研究院孙靖宇教授课题组近期报道了在钾离子电池体系中氮/硫双掺碳烯空心球结构作为负极材料的最新进展。针对钾电石墨碳负极容量低、循环差的问题,首先通过理论计算佐证了氮硫双掺对其电化学发挥的协同促进作用,随后设计了一种较为简易的双原子一步掺杂策略,成功对传统碳材料进行掺杂优化并实现精准、批量制备。这种材料由于氮硫双掺烯碳而增加的层间距和大量缺陷有利于钾离子的吸附、扩散和嵌入,并且空心球结构能够有效的抑制脱嵌钾过程中的体积效应,最后通过打印技术实现了高负载电极的构筑,为未来高性能、低成本的钾离子电池的应用带来了广阔前景。

该工作为优化高性能钾离子电池传统负极碳材料提供了借鉴和参考。相关研究论文在线发表于Advanced Energy Materials(DOI: 10.1002/aenm.202001161)上,题为“Enhanced Kinetics Harvested in Heteroatom Dual-Doped Graphitic Hollow Architectures toward High Rate Printable Potassium-Ion Batteries”。苏州大学/卧龙岗大学联合培养博士生卢晨、苏州大学博士后孙中体博士是论文的共同第一作者,孙靖宇教授、窦世学院士为通讯作者。