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二维黑磷:用于锂离子电池的新兴负极材料
热度 1 nanomicrolett 2020-9-1 00:34
Two‑Dimensional Black Phosphorus: AnEmerging Anode Material forLithium‑Ion Batteries JiPingZhu*, GuangShunXiao, XiuXiuZuo Nano‑Micro Lett.(2020) 12:120 https://doi.org/10.1007/s40820-020-00453-x 本文亮点 1. 系统地总结和分析了 二维黑磷 的制备方法、基本结构、性能以及环境不稳定性和钝化技术。 2. 完整地综述了近年来基于二维黑磷的负极材料在 锂离子电池领域的应用 。 研究背景 2004年,二维材料石墨烯的偶然发现彻底打破了人们对传统材料的认知,特殊的二维结构赋予了材料本身一系列优异的性能。然而,随着应用领域的扩展,石墨烯、二维过渡金属碳(氮)化物(MXenes)、二维过渡金属硫化物(TMDs)等传统二维材料逐渐显现出自身的不足,应用领域逐步受限。而二维黑磷,被认为是一种聚集了传统二维材料优异性能的全能材料,其可调节的能带结构,优异的电学性能,各向异性的机械、热力学、光电性能,使得二维黑磷在电化学储能、传感器、柔性电子、光电材料、超轻材料等领域显现出巨大的研究价值。 内容简介 二维黑磷,这一新兴材料,一经发现便引起了科研人员的极大兴趣。这是由于它整合了其他二维材料前所未有的性能,例如可调的能带结构、优异的电学性能,各向异性的机械、热力学、光电性能,使得它在多个领域展现出巨大的研究价值。二维黑磷的出现已经极大的促进了电化学储能设备的发展,特别是锂离子电池。然而,在二维黑磷的实际应用过程中,还有一些问题亟待解决,例如大尺寸高质量磷烯合成困难、环境稳定性差以及作为电极材料的体积膨胀问题。 合肥工业大学朱继平教授等 依据二维黑磷在储能领域的最新研究进展,在本综述中系统地总结并比较了磷烯的制备方法,讨论了黑磷的基本结构与性能,特别是环境不稳定性及其钝化技术。在二维黑磷作为锂离子电池负极材料的实际应用以及挑战方面进行了更加详细的分析。最后,对黑磷未来的发展和挑战提出了一些个人的见解。 图文导读 I 磷烯的制备 磷烯,即具有二维结构的单层或少层黑磷。与石墨烯类似,磷烯最初也是通过基于透明胶带的机械剥离法获得的,但是这种方法过于低效且制备出的磷烯质量较差。而要想实现二维黑磷的进一步研究与应用,制备出高质量磷烯是关键。因此,科研人员进行了大量的实验来制备磷烯,现已发展出两类主流方法,自上而下法与自下而上法。自上而下法是通过物理或者化学的手段来打破黑磷层间的范德华力,从而获得一定层数的磷烯,例如机械剥离法(图1a)、液相剥离法(图1b)、电化学剥离法(图1c)等。自下而上法是通过化学的方法直接合成出预期尺寸与厚度的磷烯,例如化学气相沉积法(图1d)、脉冲激光沉积法、气相生长法等。 图1. (a)机械剥离过程;(b)液相剥离过程;(c)电化学剥离过程;(d)化学气相沉积过程。 II 黑磷的结构与性能 从扫描电子显微镜(图2a)来看,黑磷的结构与石墨烯类似,具有层状褶皱结构。层与层之间通过弱的范德华力相连接,这也是为什么我们可以通过自上而下的剥离法来获得磷烯。从它的原子结构(图2b)来看,每个磷原子通过强的共价键与临近的三个原子相连,在x方向形成Z字型,在z方向形成扶手椅状。这种晶型结构具有各向异性,赋予了黑磷在不同的晶向上不同的理化特性。 结构决定性能,二维结构的黑磷具有一系列极佳的性能。各向异性的力学性能,在x方向上黑磷的杨氏模量为0.166 TPa,z方向上为0.044 TPa,这种机械柔韧性使得磷烯在柔性电子、超轻材料等领域具有巨大的研究价值。优异的电学性能,黑磷最迷人的电学特性来自于它可调的能带结构,当黑磷由块状多层转变为少层磷烯时,其能带由0.3 eV转变为2.0 eV,载流子迁移率由220 cm 2 V −1 s −1 跃升至1000 cm 2 V −1 s −1 。这让黑磷具有介于导体与绝缘体之间的半导体特性,在传感器、光电等领域展现出极大的应用潜力。出色的电化学性能,黑磷较大的层间距为离子的插入提供了更大的空间;此外,黑磷的褶皱结构可以为Li + 、Na + 、Mg 2+ 等离子提供超快的离子扩散通道。理论计算表明,黑磷具有2596 mAh/g的理论容量,远高于石墨的理论容量(372 mAh/g);同时,具有较高的工作电压(0.4-1.2 V),同样高于石墨(0-0.25 V)。 图2. (a)黑磷的扫描电子显微镜图;(b)黑磷的微观原子结构图。 III 黑磷的环境不稳定性及钝化 大量的实验研究表明,随着黑磷层数的减少,在环境条件下黑磷会表现出不稳定的特性。出现表面吸水、体积膨胀的现象(图3a),使其结构发生破坏,严重影响其理化性能。这是由于每个磷原子表面都存在孤对电子,使得P很容易与O 2 发生反应生成P x O y ,造成环境不稳定性。因此,为了充分发挥磷烯的应用潜力,科研人员尝试通过一些钝化手段来提高其长期稳定性,例如包覆、表面修饰、掺杂等。 图3. (a)暴露在环境中不同的时间下的黑磷原子力学显微镜图。 IV 黑磷在锂离子电池领域的应用 黑磷的高理论比容量以及优良的电子传导性使其被认为是一种极佳的锂离子电池负极材料,在制备大容量、高倍率的锂离子电池方面展现出巨大的潜力。然而,在实际应用过程中发现,随着Li + 不断地嵌入脱出,黑磷很容易出现体积膨胀的现象,造成容量衰减快、库伦效率低、可逆容量少等问题。因此,科研人员尝试将黑磷与其他材料相结合来构建黑磷基复合材料以解决循环过程中的体积膨胀问题。 4.1 黑磷/碳复合材料 黑磷可以很容易的与碳材料(如石墨、氧化石墨、碳黑、富勒烯、碳纳米管等)结合形成稳定的P-C键(图4a),这种P-C键不仅可以稳定黑磷的结构,缓解嵌锂/脱锂过程中的体积膨胀问题,同时还可以在电极材料与电解液的界面处为离子提供更快的传输通道,使得黑磷/碳复合材料表现出极佳的电化学性能(图4b)。 4.2 黑磷/非碳复合材料 一些非碳材料也被用于与黑磷复合,例如二氧化钛、金属有机框架(MOFs)、六方氮化硼(h-BN)、二维过渡金属碳(氮)化物、二维金属磷化物等。如图4c所示的一种黑磷/二氧化钛/碳的复合物,即使在2000 mAh/g的电流密度下,经过300圈循环,仍具有约935.8 mAh/g的比容量。通过构建这种稳定的化学键,黑磷优异的电化学性能能够得到最大的发挥,电极材料表现出高比容量、高倍率、以及优异的循环稳定性。 图4. (a)黑磷/碳复合材料中的化学键;(b)黑磷/碳纳米管复合材料的高倍率循环特性;(c)黑磷/二氧化钛/碳复合材料的循环稳定性。 V 总结 黑磷的高理论比容量以及优良的电子传导性使其被认为是一种极佳的锂离子电池负极材料,在制备大容量、高倍率的锂离子电池方面展现出巨大的潜力。然而,在实际应用过程中发现,随着Li + 不断地嵌入脱出,黑磷很容易出现体积膨胀的现象,造成容量衰减快、库伦效率低、可逆容量少等问题。因此,科研人员尝试将黑磷与其他材料相结合来构建黑磷基复合材料以解决循环过程中的体积膨胀问题。 黑磷的二维结构赋予了它一系列优异的性能,在不同的领域已经展现出极大的应用潜力。然而,新事物的诞生总是伴随着机遇与挑战,我们对二维黑磷的了解尚浅,在黑磷实际应用的道路上,还有许多困难需要克服: 1. 在合成大尺寸高质量磷烯方面,二维黑磷的制备技术仍需进一步完善。 2. 克服二维黑磷的环境不稳定性是其能够广泛应用的关键,因此,急需弄清其环境下的降解机理,并继续探索钝化方法。 3. 黑磷在锂离子电池领域的实际应用存在挑战,其在循环过程中由于体积膨胀所造成的性能衰减问题亟待解决。 作者简介 朱继平 本文第一、通讯作者 合肥工业大学 教授 ▍ 主要研究领域 新能源材料和锂离子动力电池的研发; 新型无机功能材料的控制合成及应用。 ▍ 主要研究成果 在Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America(PNAS),Chemical Communications和Chemistry of Materials等高影响力学术期刊以第一作者或通讯作者发表论文 50 余篇;获得授权中国发明专利3项;主编十三五规划教材《材料合成与制备技术》。 ▍ Email: jpzhu@hfut.edu.cn 撰稿: 原文作者 编辑:《纳微快报》编辑部 关于我们 Nano-Micro Letters《纳微快报》是上海交通大学主办、Springer Nature合作开放获取(open-access)出版的英文学术期刊,主要报道纳米/微米尺度相关的高水平文章(research article, review, communication, commentary, perspective, letter, highlight, news, etc),包括微纳米材料的合成表征与性能及其在能源、催化、环境、传感、吸波、生物医学等领域的应用研究。已被SCI、EI、SCOPUS、DOAJ、CNKI、CSCD、知网、万方、维普等数据库收录。2019 JCR影响因子:12.264。在物理、材料、纳米三个领域均居Q1区(前15%)。2019 CiteScore:12.9,材料学科领域排名第4 (4/120)。中科院期刊分区:材料科学1区TOP期刊。 全文免费下载阅读(http://springer.com/40820),欢迎关注和投稿。 E-mail: editor@nmletters.org Tel: 021-34207624
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生物衍生材料助力钠离子电池
nanomicrolett 2020-3-9 02:17
Hollow Bio-Derived Polymer Nanospheres with Ordered Mesoporesfor Potential Sodium-Ion Battery Yan Ai, Yuxiu You, Facai Wei, Xiaolin Jiang, Zhuolei Han, Jing Cui, Hao Luo, Yucen Li, Zhixin Xu, Shunqi Xu, Jun Yang, Qinye bao, Chengbin Jing, Jianwei Fu, Jiangong Cheng, Shaohua Liu* Nano-Micro Lett.(2020)12:31 https://doi.org/10.1007/s40820-019-0370-1 本文亮点 1 提出一种基于配位聚合驱动的 分级自组装 方法,以此方法实现了生物衍生物材料的合成和结构控制。 2 本文合成的 植酸铁生物衍生聚合物 具有中空的纳米结构、有序的介孔孔道、高的比表面积和大的孔容等特征,该材料用作钠离子电池的负极材料,表现出良好的电化学性能。 内容简介 本文提出一种配位聚合驱动的自组装策略用于可控制备生物衍生物材料。 利用聚合物前驱体在配位聚合过程中产生的作用力,驱动不同性质的两种表面活性剂进一步共组装。 通过该方法,制备出一种具有空心结构的介孔植酸铁纳米球。 进一步研究该材料用于锂离子电池负极材料的性能,结果表明,该材料开放的介孔孔道有利于电解质的渗透,能显著地缩短离子扩散距离; 其高的比表面积可以提供更多的电化学反应界面; 此外,中空结构可以在一定程度上缓解钠离子在插入/脱出过程中产生的体积膨胀。 因此,该材料作为一种新型的电极活性材料,表现出较好的电化学性能。 研究背景 自然界中的很多生物体具有复杂的分级结构和精妙的功能,人们受其启发,制备出了一系列分级结构的功能材料。软物质自组装策略,作为一种有力的合成工具,也广泛地用于材料合成。软物质(如:表面活性剂组装体)具有丰富的官能团和组装形态,可以作为多功能的结构导向剂,控制离散的前驱体生长,进而指导其形成特定的复杂结构。但是,构筑复杂的分级结构,通常需要多种模板的协同作用。要同时考虑不同的模板之间,模板和前驱体之间的多种相互作用力。因此,通过控制多种模板的协同组装,进而控制材料的导向生长仍有不小挑战。 此外,以生物质前驱体(如多酚、卟啉、多元酸等)和金属离子为原料的生物衍生聚合物材料具有无毒、易获取、可利用性广、种类繁多等特点,在能源存储和转换、催化和生物医药等方面日益发挥重要作用。通过控制多种模板的共同作用,来精确控制该生物衍生物的材料结构,对于扩展其在不同领域的应用很有意义。 图文导读 I 空心介孔植酸铁纳米球(mFePA-HS)的合成方案 如下图A所示,当在体系中只加入脂肪族含氟表面活性剂(PFOA)时,能得到具有空心纳米球形结构的表面活性剂组装体;而当加入另一种两亲性的高分子表面活性剂(PS- b -PEO)时,可以得到表面具有介孔结构的空心纳米球,如图B。 图1图A中:a) PFOA组装的小球形胶束。b)因为静电作用,铁离子被吸附到PFOA胶束表面。c)加入植酸后,由于配位作用导致PFOA球形胶束重新组装成大囊泡,从而限制前驱体生长。d)合成的植酸铁空心球。图B中:a) BCP和PFOA的预成型球形胶束。b) PFOA和BCP胶束的共组装体。c)铁离子被吸附在PFOA@BCP组装体表面。d) 加入植酸后,由于配位作用导致PFOA球形胶束与BCP胶束重新组装,限制前驱体生长,形成原生的介孔植酸铁空心球。e)去除模板后得到的空心介孔植酸铁球。 II 微观形貌表征 我们对制备出的空心介孔植酸铁纳米球进行微观形貌分析。扫描电镜(SEM)结果表明,该纳米球表面均匀地分布着有序介孔,介孔的孔径和壁厚分别为 ~ 12 nm和 ~ 10 nm,动态光散射(DLS)表明其平均粒径约450 nm,此外,透射电子显微镜(TEM)证实了该材料的空心结构。 图2a、b、c)不同放大倍数下mFePA-HS的SEM图像。d)动态光散射测量mFePA-HS的粒径分布图。 图3 a, b)TEM图像。C) mFePA-HS的EDX元素分布图,(比例尺:100 nm)。 III 物相结构表征 通过N 2 吸脱附测试、红外光谱、XPS等对材料进行表征,说明该方法相比无模板制备的材料,材料的比表面积大大提高,我们也确认了该材料的组成成分,表明具有植酸铁的结构形式。 图4 a) mFePA-HS和blank-FePA的N 2 吸附-脱附等温线,blank-FePA曲线向上平移了200 cm -3 /g。b) mFePA-HS和blank-FePA的FT-IR光谱。c) Fe2p的XPS谱。d) P2p的XPS谱图。 IV 电化学性能分析 我们将合成的材料作为活性物质制备成CR2032纽扣电池并测试电化学性能,如图5所示。可以看出,相比于空白样品(无模板制备的材料),合成的mFePA-HS在电容量、倍率性能和稳定性上都有所提升。 图4a) mFePA-HS循环伏安(CV)曲线。b) mFePA-HS在不同扫描速率下的循环伏安(CV)曲线。c) 初始循环后,mFePA-HS的放电和充电曲线。d) mFePA-HS和blank-FePA的倍率性能。e) mFePA-HS和blank-FePA在200 mA/g电流密度下的循环性能。f)室温下mFePA-HS和blank-FePA的Nyquist图。 作者简介 艾研 本文第一作者 华东师范大学 物理与电子科学学院 ▍ 主要研究领域 自组装制备先进功能材料。 刘少华 本文通讯作者 华东师范大学 物理与电子科学学院 特聘教授、博士生导师 ▍ 主要研究领域 多孔材料、低维材料以及新型聚合物的可控制备和性能开发(主要集中在能源、传感等领域)。 ▍ 个人主页 https://faculty.ecnu.edu.cn/_s41/lsh2/main.psp 撰稿:原文作者 编辑:《纳微快报》编辑部 关于我们 Nano-Micro Letters是上海交通大学主办的英文学术期刊,主要报道纳米/微米尺度相关的最新高水平科研成果与评论文章及快讯,在Springer开放获取(open-access)出版。可免费获取全文,欢迎关注和投稿。 E-mail: editorial_office@nmletters.org Tel: 86-21-34207624
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钠电+柔性!3D层级结构Sn/CNFs@rGO结构柔性电极的储钠性能
nanomicrolett 2019-9-9 22:05
Flexible Conductive Anodes Based on 3D Hierarchical Sn/NS‑CNFs@rGO Network for Sodium‑Ion Batteries Linqu Luo, Jianjun Song*, Longfei Song, Hongchao Zhang, Yicheng Bi, Lei Liu, Longwei Yin, Fengyun Wang*, and Guoxiu Wang* Nano-Micro Lett. (2019) 11: 63 https://doi.org/10.1007/s40820-019-0294-9 ▍ 本文亮点 ▍ 1 将Sn量子点包裹在N和S共掺杂的碳纳米纤维中,并在纤维表面包覆还原的氧化石墨烯(Sn/NS‑CNFs@rGO),用于钠离子电池柔性负极。 2 Sn/NS‑CNFs@rGO柔性负极表现出优越的长循环稳定性和高倍率性能。 ▍ 内容简介 ▍ 青岛大学特聘教授宋建军、王凤云和悉尼科技大学汪国秀教授合作,报道了一种简易的方法制备三维层级结构的Sn/NS‑CNFs@rGO柔性钠离子电池负极材料,并对其电化学性能进行了系统地测试和分析。青岛大学罗麟氍硕士为本论文的第一作者。 将静电纺丝、真空抽滤和高温碳化 三种工艺相结合,先将Sn量子点包裹在N和S原子共掺杂的碳纳米纤维中,再将rGO包覆在Sn/NS‑CNFs表面。该种独特的复合材料Sn/NS‑CNFs@rGO不仅确保了 较短的钠离子和电子传输距离 ,而且具有 较高的导电性和更多的电化学活性位点 ,且可直接用作离子电池的柔性自支撑负极,有利于提高电池的能量密度。 / 研究背景 / 钠离子电池(SIBs)具有能量密度高、资源丰富易得等优点,在大规模能量存储器件和智能电网领域已经吸引了越来越多的关注。金属锡(Sn)具有较高的理论容量,环境友好且成本低廉。但是,Sn与Na反应过程中巨大的体积形变(~520%)会造成容量的迅速衰减。 将Sn的尺寸减小到纳米尺度可以有效缓解反应过程中的机械应力,避免活性物质粉碎,而且可以缩短钠离子的传输距离。利用碳材料与Sn复合,可以有效缓解体积膨胀并抑制Sn纳米颗粒的聚集。 其中,一维的碳纳米纤维不仅具有尺寸均一,离子和电子传输路径短,抗应变能力好等优点,还被视为构筑电化学存储器件多维度多功能电极材料的理想结构单元。二维还原氧化石墨烯(rGO)具有较大的比表面积、优越的电子导电性和机械柔性等优点,rGO作为导电基体和柔性结构支撑材料已被广泛应用于储能器件领域。此外,N、S等杂质原子掺杂也可以显著提高碳基材料的储钠性能。 ▍ 图文导读 ▍ ▍ 三维层级结构Sn/NS‑CNFs@rGO柔性电极的制备过程示意图 通过简单的静电纺丝、真空抽滤和高温碳化相结合,制备出Sn/NS‑CNFs@rGO柔性自支撑薄膜,如图1所示,该结构具有良好的柔性,可直接作为钠离子电池的负极材料。 图1 三维层级结构柔性电极的制备过程示意图。 ▍ 微观形貌表征 将Sn/N-CNFs和Sn/NS‑CNFs@rGO进行了微观形貌表征,通过对比可得出,rGO主要有三部分作用:作为壳包覆在Sn/NS-CNFs表面;作为导电“桥梁”将Sn/NS-CNFs相互连接;rGO膜还可作为导电集流体。 图2 Sn/N-CNFs的SEM图(a)(b), TEM图(c)和(d); Sn/NS‑CNFs@rGO的SEM图(e)(f), TEM图(g)(h), 材料中的元素分布图(i)。 ▍ 物相结构分析 通过XRD、拉曼光谱、XPS的表征可以得出,XRD图谱中出现了rGO的衍射峰,XPS可证明N和S原子成功掺入碳纳米纤维中。 图3 Sn/N-CNFs, Sn/NS‑CNFs, Sn/N-CNFs@rGO, Sn/NS‑CNFs@rGO的XRD图谱(a)和拉曼光谱(b); Sn/NS‑CNFs@rGO中Sn 3d(c), C 1s(d), N 1s(e)和S 2p(f)的XPS图谱。 ▍ 电化学性能分析 通过制备纽扣电池并测试电化学性能,如图4所示。可以看出,无论是比容量、倍率特性和长循环性能,Sn/NS‑CNFs@rGO电极的电化学性能均为最佳。 图4 Sn/NS‑CNFs@rGO的(a)循环伏安曲线,取前3圈循环,扫描速度为0.2 m/s;(b)充放电曲线,电流密度为100 mA/g, 电压区间为0.01-2.0 V;Sn/N-CNFs,Sn/NS‑CNFs,Sn/N-CNFs@rGO,Sn/NS‑CNFs@rGO在100 mA/g电流密度下的循环性能(c),不同电流密度下的倍率性能(d);(e)Sn/NS‑CNFs@rGO在不同电流密度下的充放电曲线;(f)Sn基钠离子电池负极材料的电化学性能比较;(g)Sn/NS‑CNFs@rGO在1000 mA/g电流密度下的长循环性能。 ▍ Sn/NS‑CNFs@rGO电极反应动力学分析 通过电极反应动力学过程分析,计算了不同扫速下的赝电容贡献,结果表明赝电容电流在总电流中占主要贡献。 图5 (a)不同扫描速度下的CV曲线;(b)(logi) 和 (log υ)之间的关系图;(c)4mV/s扫速下的伏安响应图;(d)不同扫速下的赝电容贡献图。 ▍ Sn/NS‑CNFs@rGO电极的结构表征和储钠机理 为了证明Sn/NS‑CNFs@rGO电极的结构稳定性,将3 A/g电流密度下循环1000圈后的电极进行了SEM和TEM的表征。Sn/NS‑CNFs@rGO依然能保持最初完整的形貌,没有出现明显的粉碎现象,保证了电极结构的稳定性。 Sn/NS‑CNFs@rGO优越的电化学性能可归因于以下几个方面,首先,Sn量子点可以缩短钠离子和电子的传输路径,提高活性物质的利用率;其次,rGO可以提高电极的导电性,增强电极结构的稳定性,并且可作为集流体和电子、离子传输的“桥梁”;另外,N和S的掺杂进一步创造了更多的缺陷以存储钠离子。 最终,三维Sn/NS‑CNFs@rGO中各组分的协同作用使其具有优越的电化学性能。 图6 Sn/NS‑CNFs@rGO在3 A/g电流密度下的循环1000圈后的SEM图(a)(b),TEM图(c)(d);(e)Sn/NS‑CNFs@rGO的电子传输和储钠机理。 作者简介 宋建军 (本文通讯作者) 青岛大学特聘教授 ▍ 主要研究领域 主要研究方向为能源存储领域的纳米材料制备与应用。 ▍ 主要研究成果 迄今为止,在Energy Storage Materials, Journal of Materials Chemistry A, Nano-Micro Letters, ACS Applied Materials Interfaces, Journal of Power Sources等国际权威期刊上发表SCI论文30余篇。 王凤云 (本文通讯作者) 青岛大学特聘教授 ,硕士生导师 ▍ 主要研究领域 主要从事低维半导体纳米材料、碳材料等的设计、合成、表征以及在高性能场效应晶体管、光电探测器、气体探测器及储能器件领域的应用研究。 ▍ 主要研究成果 已在Advanced Materials, ACS Nano, Nano Research, Nanoscale, Journal of Materials Chemistry A等国际顶级期刊上发表SCI论文60余篇,授权国家发明专利3项。主持国家、省级等项目6项,山东省属优青项目资助。2014年获山东省自然科学二等奖(第二位)和山东高等学校优秀科研成果三等奖(第二位)各1项,2013年获第九届青岛市青年科技奖。 汪国秀 (本文通讯作者) 悉尼科技大学特聘教授 ▍ 主要研究领域 主要从事新能源材料的开发与应用,研究方向包括锂离子电池,钠离子电池,钾离子电池,锂空电池,锂硫电池,超级电容器,并且对储氢及生物医药有所涉及。 ▍ 主要研究成果 已在Nature Catalysis, Nature Communication, Angewandte Chemie International Edition, Advanced Materials, Journal of the American Chemical Society, Joule, Chem, Nano Letters, ACS Nano, Nano Energy等国际顶级期刊发表SCI论文400余篇,被引用25000余次,H因子82。 相关阅读 钠电进展 ·往期回顾 👇 1 储“锂”又储“钾”!生物质衍生的多核壳氮掺杂Fe2N@N-CFBs复合材料 2 钠电新进展!共轭微孔聚合物衍生的「硫掺杂多孔碳」提升储钠性能 关于我们 Nano-Micro Letters是上海交通大学主办的英文学术期刊,主要报道纳米/微米尺度相关的最新高水平科研成果与评论文章及快讯,在Springer开放获取(open-access)出版。可免费获取全文,欢迎关注和投稿。 E-mail: editorial_office@nmletters.org Tel: 86-21-34207624
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高性能钠离子电池负极材料:rGO@FeS2复合材料
nanomicrolett 2019-4-16 19:53
内容简介 FeS 2 的理论容量高达894 mAh/g,被视为一种非常有前景的钠离子负极材料,但由于其电导率低、体积膨胀大、导致可逆容量低、循环稳定性差,限制了材料的实际应用。 河北大学王红强 等人在 Nano-Micro Letters 期刊发表了题为 「Reduced Graphene Oxide-Wrapped FeS 2 Composite as Anode for High-Performance Sodium-Ion Batteries」 的文章。 该工作制备了一种具有优异电化学性能的还原氧化石墨烯包裹FeS 2 复合材料(FeS 2 /rGO)。外层包裹的rGO可以提高FeS 2 的电导率、比表面积、和结构稳定性。得益于两者的复合效应,FeS 2 /rGO负极材料同时具备高比容量、高倍率性能、和优异循环稳定性:在100 mA/g和10 A/g条件下的初始放电容量分别高达1263.2和344 mAh/g。循环100个周期后,放电容量仍保持在609.5 mAh/g。 该方法为制造高性能金属硫化物/rGO复合材料提供了新思路,可将其应用于锂离子电池或钠离子电池。 图文导读 ▶图1a) 所制备的Fe 3 O 4 和Fe 3 O 4 /rGO前驱体的XRD图,b)Fe 3 O 4 的SEM图,Fe 3 O 4 /rGO的c) SEM图和d)TEM图。 ▶图2 a) 制备的FeS 2 /rGO复合材料的XRD图,b,c) FeS 2 的SEM图像,FeS 2 /rGO复合材料的d) SEM图像,e),f) TEM图像,g),h) HRTEM图像和i) SAED图。 ▶图3 a) FeS 2 和 FeS 2 /rGO 复合材料的TG曲线(温度-重量曲线)和b) N 2 吸附—脱附曲线。 ▶图4FeS 2 和b )FeS 2 /rGO 的CV曲线。 ▶图5 a) FeS 2 /rGO 的恒流充放电曲线, FeS 2 和FeS2/rGO复合物的b) 循环寿命和库仑效率,c) 倍率性能,以及d)奈奎斯特图。 ▶图6 a) 新鲜制备的 FeS 2 /rGO 电极的SEM图,b) SEM图以及100次充放电循环后 FeS 2 /rGO 电极的c), d) TEM图。 文章信息 文章发表于 Nano-Micro Letters 期刊 2018 年第 10 卷第 2 期,详情请阅读全文,可免费下载。本文在期刊微信 (nanomicroletters)、微博 (纳微快报NML)、科学网博客、Facebook、Twitter等媒体推出,请多关注。以往微信推文可参看网站(http://nmsci.cn) Cite as: Qinghong Wang, Can Guo, Yuxuan Zhu, Jiapeng He, Hongqiang Wang, Reduced Graphene Oxide-Wrapped FeS 2 Composite as Anode for High-Performance Sodium-Ion Batteries. Nano-Micro Lett. (2018) 10: 30. https://doi.org/10.1007/s40820-017-0183-z 关键词: FeS 2 ,还原氧化石墨烯,包裹结构,负极材料,钠离子电池 长按/扫描二维码免费阅读全文 通讯作者简介 博士,教授,硕士生导师。曾在 University of Wollongong 攻读博士学位,师从Senior Prof. Zaiping Guo。2017年3月引进到河北大学化学与环境科学学院工作。已在 Angew. Chem. Int. Ed., Nano Energy 等期刊发表学术论文20余篇,是中国化学会会员。 Email:hqwanghbu@163.com 主要研究领域 :新型储能材料和储能技术的研究,包括锂硫电池、锂离子电池、钠离子电池等。 欢迎关注和投稿 Nano-Micro Letters 是上海交通大学主办的英文学术期刊,主要报道纳米/微米尺度相关的最新高水平科研成果与评论文章及快讯,在 Springer开放获取(open-access)出版。已被SCI、Scopus、DOAJ、知网和万方等数据库收录。 最新影响因子为4.849,JCR学科分区在材料学科和物理学科均居Q1区。2014年和2016年该刊连续入选“中国科技期刊国际影响力提升计划”,2015年和2016年荣获“中国最具国际影响力学术期刊”。 期刊执行严格的同行评议,提供英文润色、图片精修、封面图片设计等服务。出版周期1-2个月左右,高水平论文可加快出版。欢迎关注和投稿。 联系我们 E-mail editorial_office@nmletters.org Web http://springer.com/40820 http://nmletters.org APP nano-micro letters QQ 100737456 Facebook https://facebook.com/nanomicroletters Twitter https://twitter.com/nmletters Tel 86-21-34207624
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无模板合成Sb2S3空心微球:高性能锂电/钠电负极材料
nanomicrolett 2019-4-15 20:52
内容简介 Sb2S3是一种高度各向异性的层状结构半导体材料,同时具有优越的储锂/储钠能力,其理论比容量高达947 mAh/g,被认为是未来高性能锂电池/钠电池的潜在负极材料之一。构筑Sb2S3材料的三维分级结构,以提高电极/电解液的接触面积、缩短电子与Li+/Na+的传输路径、缓冲循环过程中的体积变化,从而有效提高Sb2S3的电化学性能,近来受到研究人员的广泛关注。 湘潭大学刘黎等人利用简单实用的方法,以SbCl3和L-半胱氨酸为原料合成了一种具有三维分级结构的Sb2S3空心微球。电化学测试表明,作为锂电负极材料,这种Sb2S3在200 mA/g充放电循环50次后放电容量为674 mAh/g。相同条件下,作为钠电负极材料,放电容量为384mAh/g。分析表明,其优异的储锂/储钠性能与这种空心微球的纳米尺寸和三维分级结构有关,而优异的循环稳定性主要归因于中空结构能有效缓解体积变化产生的应力。 文章发表于Nano-Micro Letters期刊2018年第10卷第1期,详情请阅读全文,可免费浏览下载。本文也在微信(nanomicroletters)、微博(纳微快报NML)、科学网博客、Facebook、Twitter等期刊新媒体推出,请大家多关注阅读。早期的微信推文请关注网站(http://nmsci.cn)。 文章题目: Template-Free Synthesis of Sb2S3 Hollow Microspheres as Anode Materials for Lithium-Ion and Sodium-Ion Batteries 关键词:Sb2S3,空心微球,负极材料,锂离子电池,储钠性能 引用信息:Xie, J., Liu, L., Xia, J. et al. Nano-Micro Lett. (2018) 10: 12. https://doi.org/10.1007/s40820-017-0165-1 长按/扫描二维码阅读全文 图文导读 图1:不同温度下制备的Sb2S3的XRD谱图 a)120度, b)150度, c) 180度。 XRD显示:Sb2S3-120的衍射峰可以索引为斜方Sb2S3-120相(PDF 42-1393,空间群:Pbnm)和单斜Sb8O11Cl2相(PDF 77-1583,空间群:C2m);Sb2S3-150和Sb2S3-180衍射峰与斜方Sb2S3标准衍射谱图一致,未出现杂质峰,峰形尖锐,表明这两个样品结晶性良好。 图2:Sb2S3三个样品的表征 a-f)FIB-SEM图像。g-i)TEM图像。 图像显示:Sb2S3-120由许多直径为80-100nm的纳米线组成(图2a,d,g),Sb2S3-150为直径2-3μm的微球(图2b,e,h),通过解剖一个随机选择的粒子发现其为纳米线组成的三维中空微球,而Sb2S3-180显示粗糙的实心球(图2c,f,i),由此可见,反应温度对材料的形貌有明显的影响。 图3:Sb2S3-150表征 a)TEM图像。b)a的HRTEM图像。c)FFT谱图。d)EDS图像。 TEM显示(图3a):Sb2S3-150微球具有中空的内部结构。HRTEM显示(图3b):清晰的晶格条纹表明相邻格之间的间距为0.37和0.56 nm,分别对应于斜方Sb2S3(空间群:Pbnm)的(101)和(200)晶面。FFT显示(图3c)与HRTEM一致。这些都与XRD结果一致。EDS图(图3d):证明样品是由Sb和S元素组成,进一步证实Sb2S3-150是斜方晶系Sb2S3(空间群:Pbnm)。 图4:Sb2S3电极优良的储锂性能表征 a)0.1 mV/s的扫速时,Sb2S3-150电极的前三个周期的循环伏安曲线。b)在50到5000 mA/g电流密度下,Sb2S3-120, Sb2S3-150和 Sb2S3-180电极的倍率性能。c)在50到5000 mA/g电流密度下,Sb2S3-150电极的充放电曲线。d)不同电流密度下,Sb2S3-120,Sb2S3-150和Sb2S3-180电极的循环性能。e)电流密度为200mA/g时 Sb2S3-150的充放电曲线。f)电流密度为1000 mA/g时,Sb2S3-120,Sb2S3-150和Sb2S3-180电极的循环性能。g)开路电压时Sb2S3-120,Sb2S3-150和Sb2S3-180电极的三维Nyquist曲线。h)电流密度为500 mA/g时,50次循环后的Sb2S3-120,Sb2S3-150和Sb2S3-180电极的三维Nyquist曲线。i)等效电路模型 图5:Sb2S3电极优良的储钠性能表征 a)扫描速度为0.1 mV/s时,Sb2S3-150电极前三个周期的循环伏安曲线。b)在50到5000 mA/g电流密度下,Sb2S3-120,Sb2S3-150和Sb2S3-180电极的倍率性能。c)电流密度为200 mA/g时,Sb2S3-120,Sb2S3-150和Sb2S3-180电极的循环性能。d)在200 mA/g的电流密度下,Sb2S3-150 电极在前五个周期的充放电曲线。e)开路电压时Sb2S3-120,Sb2S3-150和Sb2S3-180电极的三维Nyquist曲线。f)电流密度为500 mA/g时,50次循环后的Sb2S3-120,Sb2S3-150和Sb2S3-180电极的三维Nyquist曲线。(插图是等效电路模型) 通讯作者简介 个人简历 2009年7月—至今 湘潭大学化学学院 教师 2015年10月—2016年7月美国华盛顿大学 访问学者 2013年3月—2014年3月 韩国汉阳大学 博士后 2010年1月—2012年1月 湘潭大学材料科学与工程博士后流动站 博士后 2006年9月—2009年7月 南开大学化学学院材料物理与化学专业 博士 2003年9月—2006年7月 湘潭大学化学学院物理化学专业 硕士 1999年9月—2003年7月 湘潭大学化学学院化学系 本科 主要研究领域 电化学 新能源材料 绿色电源
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钠电负极材料:三维SnS2@C空心纳米球
nanomicrolett 2019-4-11 12:38
Three-dimensional SnS 2 @C hollownanospheres with robust structural stability as high-performance anodes for sodium ion batteries Shuaihui Li, Zhipeng Zhao, Chuanqi Li, Zhongyi Liu*, Dan Li* Nano-Micro Lett. (2019) 11: 14 https://doi.org/10.1007/s40820-019-0243-7 本文亮点 1 采用溶剂热法和煅烧法合成了 三维 SnS 2 @C 空心纳米球。 2 均匀包覆的碳层 和 空心结构 使复合材料具有良好的结构稳定性和优异的钠离子电化学性能。 内容简介 由于钠储量丰富、价格低廉, 钠离子电池 被视为一种极具潜能的替代锂离子电池的储能材料。然而,较大的钠离子半径和较低的反应动力学使钠离子电池的发展面临极大的挑战。因此,合成出具有有效结构和良好的结构稳定性的钠离子材料是提高钠离子电化学性能的关键所在。 在负极材料中, 锡基硫化物 展现了良好的电化学性能。然而目前的研究主要集中在锡基硫化物的二维结构的构造上,三维结构的锡基硫化物钠电负极材料鲜有报道。 👇 郑州大学李丹课题组 采用 溶剂热和煅烧法制备出了三维的具有完整、均匀的碳包覆的二硫化锡空心球钠离子负极材料。 碳包覆 可以有效抑制二硫化锡在电化学过程中产生的较大的体积变化并提高复合物的电导率,而 内部空心结构 可以为嵌钠导致的体积膨胀提供空间并提供更多的反应活性位点。该复合材料展现了优异的倍率性能和循环寿命。 图文导读 三维 SnS 2 @C 空心纳米球的微观形貌 本文以 SnO 2 空心球为模板,采用聚多巴胺的热裂解进行碳包覆,并采用硫代乙酰胺为硫源进行硫化得到最终的 SnS 2 @C 复合材料。从 SEM 及 TEM 图可以看出所得到的 SnS 2 空心球的直径在 300 nm 左右,并且空心球表面均匀包覆了碳层。 图 1 SnO 2 空心纳米球前驱体的 (a, b) SEM 图和 (c) TEM 图; SnO 2 @C 空心纳米球中间体的 (c, d) SEM 图和 (f) TEM 图; SnS 2 @C 空心纳米球的 (g, h) SEM 图和 (i, j) TEM 图; (k) 碳、硫和锡的元素分布图。 👇 三维 SnS 2 @C 空心纳米球负极材料的电化学性能 如图二所示,相比于 SnS 2 /C 块体,均匀包覆的碳层和空心结构的协同作用使 SnS 2 @C 空心纳米球展现了良好的倍率性能、循环稳定性以及电导率。同时,通过在不同扫速下的 CV 分析, SnS 2 @C 复合材料的储钠性能体现了一定比例的电容贡献。 图 2 SnS 2 @C 空心纳米球负极材料的电化学性能。 (a) SnS 2 @C 空心球在 0.1 mV s -1 下的 CV 图; (b) SnS 2 /C 块体和 SnS 2 @C 空心球的倍率性能图; (c) SnS 2 @C 的充放电曲线图; (d) SnS 2 /C 块体和 SnS 2 @C 空心球的循环性能图; (e) SnS 2 /C 块体和 SnS 2 @C 空心球的阻抗图; (f) SnS 2 @C 空心球在不同扫速下的 CV 图; (g) SnS 2 @C 的阴极峰和阳极峰的 log i 和 log v 关系图; (h) SnS 2 @C 空心球在不同扫速下的电容贡献比例图; (i) SnS 2 @C 空心球在 1 mV s -1 扫速下的电容贡献 CV 图。 👇 三维 SnS 2 @C 空心纳米球负极材料储钠的反应机理 图 3 结合了原位 XRD 和非原位 TEM 说明 SnS 2 @C 在充放电过程中以合金 - 去合金反应机理进行反应。通过在 0.5 A g -1 的电流密度下循环 100 圈后的 TEM 图说明均匀且完整的碳包覆和空心结构的协同作用有效地保持了 SnS 2 @C 复合材料的结构稳定性。 图 3 SnS 2 @C 复合材料的反应机理。 (a) SnS 2 @C 空心球在充放电过程中的原位 XRD 图; (b) SnS 2 @C 空心球放电到 0.01 V 下的 HRTEM 图; (c) SnS 2 @C 空心球充电到 3.0 V 下的 HRTEM 图; (d, e, f) SnS 2 @C 空心球在 0.5 A g -1 的电流密度下循环 100 圈后的 TEM 图; (g) 锡、硫和碳的元素分布图。 作者简介 李丹 (本文通讯作者) 副教授 郑州大学化学与分子工程学院 Email : danli@zzu.edu.cn 李丹副教授主要研究方向为 锂离子电池、钠离子电池、电容器等。 致力于石墨烯/纳米金属及金属氧化物复合材料的制备及电化学性能研究;三维多孔材料的制备及电化学性能研究;金属氧化物/金属硫化物材料的制备及电化学性能研究。 李帅辉 (本文第一作者) 博士研究生 郑州大学化学与分子工程学院 E-mail: lishuaihui@gs.zzu.edu.cn 主要研究方向: 电化学,催化化学等方向。 关于我们 Nano-Micro Letters 是上海交通大学主办的英文学术期刊,主要报道纳米/微米尺度相关的最新高水平科研成果与评论文章及快讯,在 Springer 开放获取( open-access )出版。可免费获取全文,欢迎关注和投稿。 E-mail: editorial_office@nmletters.org Tel: 86-21-34207624
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曹余良教授团队EER最新综述
EEReditor 2018-6-28 14:00
曹余良教授团队EER最新综述︱钠离子电池材料的最新发展 最新综述: 可持续能源系统需要成本低廉、电极性能好的电网规模的储能系统。由于钠资源的丰富性和低成本及其与较成熟的锂离子电池相似的电化学性质,钠离子电池( SIBs )有潜力成为电网规模的储能系统,吸引了极大的关注。在过去的十年中,尽管为了促进 SIBs 的发展,研究人员已经做出了巨大的努力,并且已经取得了显著的进展,但还有待改进,以实现 SIBs 在能量 / 功率密度和长循环稳定性方面的商业化。本文综述了 SIBs 电极材料的最新进展,包括各种有前景的正极和负极材料。此外,讨论了储钠机理,电化学性能、结构和成分优化,还有 SIBs 电极材料方面的挑战和前景。尽管还存在巨大的挑战,但我们相信,经过深入研究,成本低、寿命长的钠离子电池很快将有大规模的储能商业化应用。 Recent Advances in Sodium-Ion Battery Materials Abstract Grid-scale energy storage systems with low-cost and high-performance electrodes are needed to meet the requirements of sustainable energy systems. Due to the wide abundance and low cost of sodium resources and their similar electrochemistry to the established lithium-ion batteries, sodium-ion batteries (SIBs) have attracted considerable interest as ideal candidates for grid-scale energy storage systems. In the past decade, though tremendous efforts have been made to promote the development of SIBs, and significant advances have been achieved, further improvements are still required in terms of energy/power density and long cyclic stability for commercialization. In this review, the latest progress in electrode materials for SIBs, including a variety of promising cathodes and anodes, is briefly summarized. Besides, the sodium storage mechanisms, endeavors on electrochemical property enhancements, structural and compositional optimizations, challenges and perspectives of the electrode materials for SIBs are discussed. Though enormous challenges may lie ahead, we believe that through intensive research efforts, sodium-ion batteries with low operation cost and longevity will be commercialized for large-scale energy storage application in the near future. 文章信息 文章将发表于 EER 期刊 2018 年第 1 卷第 3 期,详情请点击阅读全文,可免费下载。 文章题目: Recent Advances in Sodium-Ion Battery Materials 引用信息: Fang, Y., Xiao, L., Chen, Z. et al. Electrochem. Energ. Rev. (2018). https://doi.org/10.1007/s41918-018-0008-x 关键词: 正极材料,负极材料,钠离子电池,储能 全文链接: https://link.springer.com/article/10.1007/s41918-018-0008-x/fulltext.html 扫描或长按二维码,识别后直达原文页面 Biographies of Authors YONGJIN FANG (FIRST AUTHOR) received Ph.D. degree (2016) in physical chemistry from Wuhan University. His recent research interests focus on novel electrode materials for sodium-ion batteries, energy storage mechanism and electrode characterizations. LIFEN XIAO received her Ph.D. in Physical Chemistry from Wuhan University in 2003. She is now a professor at Wuhan University of Technology. Her research is focused on novel electrode materials for electrochemical energy conversion and storage. ZHONGXUE CHEN received her Ph.D. in Physical Chemistry from Wuhan University in 2011. He now works at School of Power and Mechanical Engineering, Wuhan University. His research interest includes advanced materials for electrochemical energy conversion and storage. XINPING AI received her Ph.D. in Physical Chemistry from Wuhan University. He is a professor of Wuhan University. Her research interest mainly focuses on electrode materials for next-generation rechargeable batteries, such as lithium–sulfur batteries and Si anodes. YULIANG CAO (CORRESPONDING AUTHOR) received his Ph.D. (2003) in Wuhan University, and then he worked as a visiting scholar in Pacific Northwest National Laboratory from 2009 to 2011. He is now a professor at physical chemistry, Wuhan University. His research interests focus on developing advanced materials (e.g., alloy nanocomposite anodes, transition metal oxide cathodes, phosphate framework materials and novel electrolytes) for sodium-ion batteries. HANXI YANG received his M.Sc. degree (1981) in Wuhan University, and received his Ph.D. degree (1987) in University of Southampton, UK. He has been working in the field of energy storage technologies for a long time. He is interested in new materials, new technologies and new systems for energy storage. 杂志 杂志介绍 杂志介绍 Electrochemical Energy Reviews (《电化学能源评论》,简称EER),该期刊旨在及时反映国际电化学能源转换与存储领域的最新科研成果和动态,促进国内、国际的学术交流,设有专题综述和一般综述栏目。EER是国际上第一本专注电化学能源的综述性期刊。EER覆盖化学能源转换与存储所有学科,包括燃料电池,锂电池,金属-空气电池,超级电容器,制氢-储氢,CO 2 转换等。 EER为季刊,每年3月、6月、9月以及12月出版。 创刊号在2018年3月正式出版。 欢迎关注和投稿 期刊执行严格的同行评议,提供英文润色、图片精修、封面图片设计等服务。出版周期3个月左右,高水平论文可加快出版。欢迎关注和投稿。 联系我们 Contact us E-mail: eer@oa.shu.edu.cn Website: http://www.springer.com/chemistry /electrochemistry/journal/41918 http://www.eer.shu.edu.cn Tel.: 86-21-66136010 长按二维码关注我们
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汪国秀教授团队EER最新综述
EEReditor 2018-6-28 13:41
汪国秀教授团队EER最新综述︱钠离子电池电极材料:晶体结构和储钠机理研究 最新综述: 由于钠资源丰富、成本低廉,钠离子电池技术对大规模电能存储和转换有一定吸引力。然而,钠离子电池的发展面临着巨大的挑战,主要是因为难以确定它所适合的正极材料和负极材料。本文详细综述了钠离子电池正极材料和负极材料的研究进展,重点围绕正极材料的结构研究和负极材料的储钠机理。在全世界的共同努力下,高性能钠离子电池将会得到充分发展,获得实际应用。 EER’s Latest Review from Prof. Guoxiu Wang’s Group︱Electrode Materials for Sodium-Ion Batteries: Considerations on Crystal Structures and Sodium Storage Mechanisms Abstract Sodium-ion batteries have been emerging as attractive technologies for large-scale electrical energy storage and conversion, owing to the natural abundance and low cost of sodium resources. However, the development of sodium-ion batteries faces tremendous challenges, which is mainly due to the difficulty to identify appropriate cathode materials and anode materials. In this review, the research progresses on cathode and anode materials for sodium-ion batteries are comprehensively reviewed. We focus on the structural considerations for cathode materials and sodium storage mechanisms for anode materials. With the worldwide effort, high-performance sodium-ion batteries will be fully developed for practical applications. 文章信息 文章将发表于 EER 期刊 2018 年第 1 卷第 2 期,详情请阅读全文,可免费下载。 文章题目: Electrode Materials for Sodium-Ion Batteries: Considerations on Crystal Structures and Sodium Storage Mechanisms 引用信息: Wang, T., Su, D., Shanmukaraj, D. et al. Electrochem. Energ. Rev. (2018). https://doi.org/10.1007/s41918-018-0009-9 关键词: 钠离子电池,正极材料 , 负极材料, 晶体结构, 储钠机理,储能 全文链接: https://link.springer.com/article/10.1007/s41918-018-0009-9/fulltext.html 扫描或长按二维码,识别后直达原文页面 Biographies of Authors TIANYI WANG (FIRST AUTHOR) received his B.S. in 2017 from Yangzhou University. He is now pursuing his Ph.D study in the Centre for Clean Energy Technology, University of Technology Sydney (UTS), Australia. His current research focuses on developing novel nanostructured materials for Na-ion batteries and Li-S batteries. DR. DAWEI SU (FIRST AUTHOR) is Senior Lecturer in School of Mathematical and Physical Sciences in Faculty of Science. He is also the winner of the Discovery Early Career Researcher Award (DECRA). His original research is related to advanced energy storage and conversion, including rechargeable lithium-ion, sodium-ion, potassium-ion, lithium-sulfur, and lithium-air (O2) batteries. Especially, He is a pioneer in the study of sodium-ion batteries. His research activities involve the design, investigation and development of novel nanostructured materials for batteries applications. Tianyi Wang and Dawei Su have contributed equally to this work. DR. DEVARAJ SHANMUKARAJ obtained his Ph.D (Physics) in 2008 with a specialization in “Solid State Ionics” from Pondicherry University, India after completing his Master degree in Materials Science and Technology. From 2008-2012 he was working as a Post-Doctoral Researcher at the Laboratoire de R è activité et Chimie des Solides (LRCS), Université de Picardie Jules Verne, France with Prof. Michel Armand and Prof. Jean Marie Tarascon. Since 2013 he is as an Associate Researcher at CIC Energigune. His expertise includes Li, Na, Li/S and Li-air batteries with activities on new cathodes, Polymer electrolytes, electrolyte additives and sacrificial salts. PROFESSOR TEOFILO ROJO received his PhD in chemistry from the University of the Basque Country in 1981. He became Full Professor of Inorganic Chemistry at the UPV/EHU in 1992. His research has been focused on Solid State Chemistry and Materials Science. Since 2010 he is the Scientific Director of the CIC Energigune developing materials research for advanced batteries (lithium, sodium, etc.). In 2015 he was appointed as an Academic Member of the Royal Spanish Academy of Exacts, Physical and Natural Sciences and in 2016 he was named member of the Working Party on Chemistry and Energy of EuCheMS (European Chemical Science). PROFESSOR MICHEL ARMAND(CORRESPONDING AUTHOR) received his Ph.D degree in Physics in 1978 from University of Joseph Fourier. He has been the Directeur de Recherche at Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) since 1989 and Professor at University of Montreal (1995– 2004). During his career he pioneered several theoretical concepts and practical applications in the field of energy-related electrochemistry: electrode materials, inorganic/organic materials. He ushered the concept of intercalation compounds (1972) and the introduction of polymer electrolytes for battery application (1978), followed by the introduction of new families of highly conductive salts (perfluoroimides like TFSI and FSI) for liquid and polymer electrolytes. Since 2013 he has been a Group Leader at CIC Energigune. PROFESSOR GUOXIU WANG(CORRESPONDING AUTHOR) is the Director of the Centre for Clean Energy Technology and a Distinguished Professor at University of Technology Sydney (UTS), Australia. He is an expert in materials chemistry, electrochemistry, energy storage and conversion, and battery technologies. His research interests include lithium-ion batteries, lithium-air batteries, sodium-ion batteries, lithium-sulfur batteries, supercapacitors, hydrogen storage materials, fuel-cells, graphene, MXene and other 2D functional materials for energy storage and conversion. Professor Wang has published more than 400 refereed journal papers with an h-index of 87. His publications have attracted over 25,000 citations. 杂志介绍 Electrochemical Energy Reviews (《电化学能源评论》,简称EER),该期刊旨在及时反映国际电化学能源转换与存储领域的最新科研成果和动态,促进国内、国际的学术交流,设有专题综述和一般综述栏目。EER是国际上第一本专注电化学能源的综述性期刊。EER覆盖化学能源转换与存储所有学科,包括燃料电池,锂电池,金属-空气电池,超级电容器,制氢-储氢,CO 2 转换等。 EER为季刊,每年3月、6月、9月以及12月出版。 创刊号在2018年3月正式出版。 欢迎关注和投稿 期刊执行严格的同行评议,提供英文润色、图片精修、封面图片设计等服务。出版周期3个月左右,高水平论文可加快出版。欢迎关注和投稿。 联系我们 Contact us E-mail: eer@oa.shu.edu.cn Website: http://www.springer.com/chemistry /electrochemistry/journal/41918 http://www.eer.shu.edu.cn Tel.: 86-21-66136010 长按二维码关注我们
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具有优异循环稳定性的石墨烯负载超薄钴酸锌纳米片负极材料
WileyChina 2015-5-5 09:50
转载自: Materials Views 石墨烯负载金属氧化物或硫化物纳米复合材料作为锂离子电池、超级电容器、锂空气电池等电化学储能设备的电极材料,可显著提高电极材料的电荷/离子传输能力,进而提升电极材料的循环稳定性。然而目前所报道的石墨烯表面所负载的金属氧化物或硫化物,主要以精细纳米颗粒的形貌存在,比表面积相对较低,与锂离子的反应活性点相对较少,比容量较低。研制具有介孔或微孔的超薄金属氧化物或硫化物纳米片并直立于高导电的石墨烯表面,可显著提高电极材料的比容量和循环性能。 西安交通大学 理学院 高国新博士、丁书江教授 和 新加坡 南洋理工大学 的 Xiong Wen (David) Lou教授 针对这一问题 深入研究了石墨烯负载超薄钴酸镍纳米片的合成方法 :通过控制柠檬酸钠的用量实现对石墨烯表面负载钴酸锌纳米结构的可控调节,优化后的超薄钴酸锌介孔纳米片均匀直立于石墨烯表面,这将显著提升电极材料的比表面积和与锂离子的反应活性。相关结果发表在 Advanced Science 上。 具有超高比表面积的尖晶石型钴酸锌纳米材料被广泛应用于锂离子电池、超级电容器、锂空气电池等电化学能量储存装置中,这些应用都跟离子/电荷在钴酸锌晶格内的传输能力有关,将超薄钴酸锌介孔纳米片直立生长在高导电的石墨烯表面,借助石墨烯的高导电特性提高离子/电荷在电极材料内的传输能力从而提高他们的锂电循环性能和比容量。该研究团队 利用柠檬酸钠基团的诱导效应成功将超薄钴酸锌介孔纳米片负载在石墨烯表面,从而显著提升了电极材料的比表面积和导电性 。这种柠檬酸钠辅助的石墨烯负载钴酸锌纳米片杂化材料的方法有望扩展到其它纳米片材料中,为高性能的能量储存设备提供理想的电极材料。 点击阅读原文
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松下将于2012年量产负极材料采用硅系合金的锂离子充电电池
chaohe 2009-12-31 15:16
松下2009年12月25日宣布,负极材料采用硅系合金的锂离子充电电池即将达到实用水平。此次开发的是笔记本电脑用标准的18650尺寸(直径18mm高65mm)单元,容量高达4.0Ah,将于2012年度开始量产。 松下通过将负极材料由原来的石墨更换为具有10倍以上理论容量的硅系合金,实现了高容量化。正极采用镍系材料。电压稍低,为3.4V,但电池容量达13.6Wh。体积能量密度达到800Wh/L。重量约为54g,重量能量密度为251.9Wh/kg。 此外,该公司还透露,负极材料和原来一样仍采用石墨、正极材料实现高密度化、容量高达3.4Ah的电池也将达到实用水平。该产品的电压为3.6V,电池容量为12.2Wh。体积能量密度为730Wh/L。重量约为46g,比采用硅系合金的电池略轻,重量能量密度高达265.2Wh/kg。据称该电池将于2011年度开始量产。 松下2009年12月18日还发布了18650尺寸的锂离子充电电池(参阅 本站报道 )。容量为3.1Ah,较现有的2.9Ah产品实现了高容量化,现已开始量产。松下通过上述一系列发布展示了18650单元的发展蓝图(图1)。 转自: http://www.sic.ac.cn/xwzx/kydt/200912/t20091231_2720154.html 图1:松下18650单元的发展蓝图
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