1844
2019-07-03
??近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院集成所功能薄膜材料研究中心唐永炳研究員及其團(tuán)隊(duì)聯(lián)合湖南大學(xué)馬建民教授研發(fā)出基于氮硫共摻雜空心納米帶的鈉離子電容器，并獲得了高容量和長循環(huán)壽命。在5A/g的高電流密度下循環(huán)10000次后，容量保持率接近100％。相關(guān)研究成果以“Hollow Carbon Nanobelts Co-Doped with Nitrogen and Sulfur via a Self-Templated Method for a High-Performance Sodium-Ion Capacitor（自模板法制備氮硫共摻雜空心納米帶用于高性能鈉離子電容器）”為題在線發(fā)表于國際著名材料期刊Small上（DOI: 10.1002/smll.201902659，IF:10.856）。
鋰資源儲(chǔ)量有限，且分布極為不均，使得其成本較高，從而限制了其在儲(chǔ)能等領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用。由于鈉儲(chǔ)量豐富、與鋰接近的電化學(xué)特性，使得鈉離子儲(chǔ)能器件在規(guī)模儲(chǔ)能等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。近來，因兼具廉價(jià)和高功率密度的特點(diǎn)，鈉離子電容器受到了人們的廣泛關(guān)注。鈉離子電容器通常采用具有較高比表面積的碳材料作為正極，通過陰離子的表面吸附實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能。然而，僅僅依靠這種界面雙電層儲(chǔ)能機(jī)理的正極材料容量十分有限，如能同時(shí)引入贗電容的儲(chǔ)能機(jī)制，將極大提高鈉離子電容器的綜合性能。
基于上述考慮，唐永炳研究員與馬建民教授及其團(tuán)隊(duì)成員崔春雨、王恒、歐學(xué)武等人通過自模板法制備出一種氮硫共摻雜的空心碳納米帶材料。這種具有高比表面積的空心結(jié)構(gòu)有利于陰離子的遷移和吸附，從而獲得一定的吸附容量和高的倍率性能；而通過氮硫共摻雜能夠貢獻(xiàn)一定的贗電容容量，進(jìn)一步提升正極材料的比容量。以氮硫共摻雜的空心碳納米帶結(jié)構(gòu)作為正極，錫箔作為負(fù)極組裝新型的鈉離子電容器，在1 A/g的電流密度下的放電比容量達(dá)到400 mAh/g；將電流密度提升至10 A/g，該電容器的容量依然可以保持在155 mAh/g左右。此外，采用錫箔同時(shí)作為負(fù)極活性材料和集流體，簡(jiǎn)化了鈉離子電容器的整體結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高了電容器的能量密度，該鈉離子電容器全電池在676 W/kg功率密度下，能量密度高達(dá)250 Wh/kg左右。該工作為發(fā)展高性能鈉離子儲(chǔ)能器件提供了新的思路。
該項(xiàng)研究得到了國家自然科學(xué)基金優(yōu)青項(xiàng)目、廣東省科技計(jì)劃和深圳市科技計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smll.201902659
鈉離子電容器的結(jié)構(gòu)及工作示意圖及其長循環(huán)性能
版權(quán)與免責(zé)聲明：
（1） 凡本網(wǎng)注明"來源：顆粒在線"的所有作品，版權(quán)均屬于顆粒在線，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已獲本網(wǎng)授權(quán)的作品，應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用，并注明"來源：顆粒在線"。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究相關(guān)法律責(zé)任。
（2）本網(wǎng)凡注明"來源：xxx（非顆粒在線）"的作品，均轉(zhuǎn)載自其它媒體，轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)，且不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)下載使用，必須保留本網(wǎng)注明的"稿件來源"，并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。
（3）如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題，請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。
