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蹇锡高院士团队为发展高性能储钠技术提供新思路

时间:2021-05-25   来源:材料科学与工程学院      

钠离子电池具有资源丰富、成本低廉、能量转换效率高、循环寿命长、安全性好等诸多独特优势,能够满足新能源电池领域高性价比和高安全性等应用需求,未来有望被广泛应用于大规模储能领域。蹇锡高院士团队瞄准国际学术前沿,围绕中国能源战略布局,深耕储能领域,在新型钠离子电池研究领域取得新进展。

软碳因具有低成本、高碳收率、高电子特性和低储钠电位等优势,被认为是最具应用潜力的钠离子电池负极材料之一,但其在高温热解后展示出高度石墨化的结构,导致其钠离子储存容量欠佳,同时业界对于软碳储钠机制尚未达成统一认识。因此,如何调控软碳微观结构以获得高容量电极材料,并阐明其微观结构与电化学性能构效关系,是新型钠离子储能技术的关键核心问题。

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基于此,蹇锡高院士团队提出了利用Ti3C2TxMXene表面丰富且易释放的端基,消耗沥青前驱体芳香骨架中的氢,改变前体交联度,使沥青的高温石墨化结构转变为高度无序结构,有效抑制了软碳沥青高温石墨化。研究表明,基于TiC@C-3的储钠负极材料较于原始沥青,总容量提升了3倍并展示出优异的循环稳定性,即经800次循环充放电过程后,容量保持率高达96.2%,相关成果以“Regulating microstructures of soft carbon anodes by terminations of Ti3C2TxMXene toward fast and stable sodium storage”为题发表在国际知名期刊Nano Energy(IF16.6)。

该研究在微观层面对软碳石墨结构进行了有效调控,显著提升了电极储钠性能,阐明了钠储存行为与电极材料结构演变之间的相关性,且该策略具有一定的普适性,为新型高性能钠离子电池/电容器电极材料的设计提供了新思路。

该项研究工作为蹇锡高院士团队钠离子电池研发课题的阶段性成果之一,第一作者为材料科学与工程学院博士研究生刘思洋,通讯作者为胡方圆教授。这一工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、辽宁省委组织部、大连市科技局等资助支持。

文章链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285521003530

编辑:秦博昱   
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