快速大容量鈉離子儲存的富缺陷軟碳多孔納米片壹

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這篇由武漢理工大學(xué)材料合成先進(jìn)技術(shù)重點實驗室的研究學(xué)者完成，討論快速大容量鈉離子儲存的富缺陷軟碳多孔納米片的微波合成的論文，發(fā)表在《Adv.EnergyMater》上，2018年的影響因子為：21.875。

近年來，微波化學(xué)儀器用于材料合成的研究工作已經(jīng)成為科學(xué)研究的熱門方向，受到廣大學(xué)者的極大關(guān)注！

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摘要

軟碳作為搖擺電池的陽極，具有成本低、層間距可調(diào)、導(dǎo)電性好等特點，已引起人們的廣泛關(guān)注。然而，由于鈉插層化合物的形成困難，它在鈉離子儲存方面沒有表現(xiàn)出良好的性能。

該論文以3，4，9，10-亞甲基四羧酸二酐裂解制得的一種傳統(tǒng)的軟碳化合物為原料，采用微波誘導(dǎo)剝落法制備了微孔軟碳納米片。邊緣的微孔和缺陷協(xié)同作用導(dǎo)致了鈉離子儲存動力學(xué)的增強和鈉離子儲存中心的增加，使鈉離子儲存容量從134 mAh/g提高到232mAh/g，在1000 mAh/g下的容量提高了103 mAh/g。

此外，該論文通過動力學(xué)分析，確定了電容主導(dǎo)的鈉離子儲存機理.通過原位X射線衍射分析，發(fā)現(xiàn)鈉離子在石墨層中插入第一時間。此外，所制備的納米片還可作為鉀離子儲存(可逆容量為291mAh/g)和雙離子全電池(電池水平容量為61 mAh/g，平均工作電壓為4.2V)的杰出陽極。這些特性代表了軟碳在實現(xiàn)高能量、高速率和低成本儲能系統(tǒng)方面的潛力.

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詳情

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結(jié)論

微孔SC-NSS是通過一種簡易的微波輔助去角質(zhì)工藝而成功研制出來的.結(jié)構(gòu)分析表明，石墨烯層邊緣的比表面積(從19.1~471.2 m2g-1)、孔隙體積(100倍以上)和良好的缺陷有明顯的改善作用。

動力學(xué)分析和原位XRD測試驗證了電容主導(dǎo)的鈉離子儲存機制.由于具有較好的電子/離子動力學(xué)和額外的存儲位，Sc-NS具有較高的比容量(232 mAh-g-1)，在1000 mA~(-1)鈉離子存儲條件下具有很好的倍率性能(103 mAh g-1)。此外，SC-NS還可以作為PIBs的高性能陽極(當(dāng)電流密度為2400 mA g-1時，可逆容量為291 mAh g-1，倍率容量為117 mAh g-1)和dibs(電池級容量為61 mAh g-1，平均電壓為4.2V)。

論文可能帶來一種有希望的方法，使用軟碳納米片來實現(xiàn)高能量和高速率的儲能設(shè)備。

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祥鵠儀器在本論文中的應(yīng)用

微孔軟碳納米片的合成步驟中，使用微波合成儀（XH-300Ul+，北京祥鵠科技發(fā)展有限公司），將反應(yīng)混合物在300W恒定微波功率下加熱5min。