厦门大学Adv Mater:Zn单原子修饰碳纳米管用于高性能充放电Na电池
纳米技术 纳米 2022-06-22

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由于Na金属具有高理论容量、低价格、高电极电势的优点,因此发展可充电Na电池受到人们的关注。但是钠电池面临着非常大的体积变化,固体电解液界面稳定性较低,Na枝晶等问题,这导致钠电池存在较差的安全性问题和性能快速衰减。

有鉴于此,厦门大学董全峰、王明盛等报道设计了一种功能性碳纳米棒空心材料,并且在碳层中嵌入修饰Zn单原子,通过这种功能材料(命名为ZnSA-HCNT),实现了基于将Na金属组装在空心管中的机制,实现了高容量的可逆Na存储。

本文要点

(1)

这种材料内部空心结构能够提供丰富的Na存储空间;丰富的ZnSA位点提供较多亲Na位点,降低Na沉积过程中的成核沉积能垒。ZIF-8热解生成的碳空心管具有结构型限制作用,多孔碳结构含有优异的离子/电子传输通道,有助于快速Na+传输,通过原位TEM表征验证这种作用和优势。

(2)

Na@ZnSA-HCNT作为阳极构建对称结构电池,实现了较好的电池长期稳定(>900 h, 10 mA cm-2)。构建Na@ZnSA-HCNT || PB全电池,实现了优异的电池电化学性能。本文研究发展了碳纳米棒组装Na金属的方式,构建高性能Na金属电极,改善Na电池的安全性和循环性能。

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参考文献

Xin Li, Weibin Ye, Pan Xu, Haihong Huang, Jingmin Fan, Ruming Yuan, Ming-Sen Zheng, Ming-Sheng Wang, Quanfeng Dong, An Encapsulation-based Sodium Storage via Zn-single-atom Implanted Carbon Nanotubes, Adv. Mater. 2022

DOI: 10.1002/adma.202202898

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202202898

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