​Adv. Sci.：三维多孔氧氮掺杂石墨碳作为高性能正极和负极材料

• 头条, 干货, 顶刊 • 阅读 8
​Adv. Sci.：三维多孔氧氮掺杂石墨碳作为高性能正极和负极材料
钠离子混合电容器（SIHCs）原则上可以利用电池和超级电容器的优点，以满足大规模储能系统的成本需求，但其负极和正极的动力学迟缓和低容量的问题有待克服。
​Adv. Sci.：三维多孔氧氮掺杂石墨碳作为高性能正极和负极材料
图1 材料合成路线
韩国科学技术院Jeung Ku Kang等报告了一种策略，即利用三维多孔石墨碳正极和源自金属氮化物框架-6s（MAF-6s）的负极材料实现高性能的双碳SIHCs。MAF-6是一种有趣的MOF，因为它的大孔容和孔径可以有效地装载额外的物种。在加载适当数量的尿素后，MAF-6s的碳化导致了功能碳的产生。
同时，通过控制MAF-6衍生碳的N含量，在KOH的存在下，合成出三维超高孔氧掺杂石墨碳，这意味着在MAF-6的初级碳化后，用额外的激活剂进行化学改性，可以有效地控制所获得的碳的孔隙率和孔径大小。
此外，MAF-6s被成功转化为三维多孔氮掺杂石墨碳作为负极材料，其中含氮配体为负极材料提供了氮掺杂效应，从而使其既具有优良的电解液润湿性，又具有丰富的赝电容氧化反应位点以获得高容量。
​Adv. Sci.：三维多孔氧氮掺杂石墨碳作为高性能正极和负极材料
图2 正极电化学性能
研究显示，在KOH的存在下，三维石墨碳产生了创纪录的高表面积（5214 m2 g-1），比原始的MAF-6高四倍，高容量的氧掺杂位点，丰富的中孔提供了快速的离子传输，以及超过5000次充/放电循环的高容量保持。此外，三维多孔MDC负极材料显示出5000次以上的循环稳定性。
另外，不同负载量（3至6 mg cm-2）的双碳MDC//K-MDC SIHCs被证明可以实现超过钠离子电池和超级电容器的高能量密度。此外，它可以实现20000 W kg-1的超快速充电高功率密度和克服典型电池的强大循环稳定性。
​Adv. Sci.：三维多孔氧氮掺杂石墨碳作为高性能正极和负极材料
图3 负极电化学性能
3D Porous Oxygen-Doped and Nitrogen-Doped Graphitic Carbons Derived from Metal Azolate Frameworks as Cathode and Anode Materials for High-Performance Dual-Carbon Sodium-Ion Hybrid Capacitors. Advanced Science 2023. DOI: 10.1002/advs.202301160

原创文章，作者：科研小搬砖，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/03/b63026c59e/

赞 (0)
0

相关推荐