AEM:织物型锂离子电池负极实现高比容量和高倍率性能

AEM:织物型锂离子电池负极实现高比容量和高倍率性能
同时实现高储能性能和快速倍率能力是电池技术中最关键的挑战之一。韩国高丽大学Jinhan Cho、大邱庆北科学技术学院Yongmin Ko、美国佐治亚理工学院Seung Woo Lee等人报道了一种具有显著比容量和高倍率能力的高性能织物正极,它通过界面相互作用介导的组装,可以直接桥接织物和导电材料之间以及导电材料和活性材料之间存在的所有界面,最大限度地减少不必要的绝缘有机物。
AEM:织物型锂离子电池负极实现高比容量和高倍率性能
首先,将胺(NH2)和羧酸(COOH)官能化的多壁碳纳米管(MWNT)交替逐层地(LbL)组装到纤维素纺织品上,以使用氢键相互作用制备导电纺织品。二油酰胺稳定的LiFePO4纳米粒子(DA-LFP-NPs)在有机介质中具有高结晶度和高分散稳定性。
DA-LFP-NPs通过LFP-NPs表面结合的天然DA配体和MWNTs的NH2基团之间的配体置换,与MWNT-NH2连续LbL组装到导电织物上。在这种情况下,35 nm大小的LFP-NPs 密集且均匀地吸附到纺织品的所有区域,此外,它们的面容量根据沉积数量增加,而不会显著损失电荷转移动力学。
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图1 制备示意图
结果,纺织电极在0.1 C下实现了2.9 mAh cm-2的高面容量(即面负载为15.2 mg cm-2 时为191 mAh g-1),并具有高倍率性能,远远超过传统浆料涂覆电极的性能。重要的是,该纺织电极还具有优异的结构稳定性,通过简单折叠能够将面积容量进一步增加至 8.3 mAh cm -2(对于45.9 mg cm -2 at 0.1 C),而不会显著损失比容量和倍率性能。
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图2 电化学性能
Textile-Type Lithium-Ion Battery Cathode Enabling High Specific/Areal Capacities and High Rate Capability through Ligand Replacement Reaction-Mediated Assembly. Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202101631

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