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生物质基碳负极结构调控工程实现高倍率双离子电池
周锐, 刘瑞, 李云诺, 蒋思捷, 井甜甜, 徐艳松, 曹菲菲
电化学(中英文)    2025, 31 (8): 2515004-.   DOI:10.61558/2993-074X.3569
摘要   (1 HTML11 PDF(pc) (4189KB)(35)  

双离子电池通常使用碳基材料作为电极,具有工作电压高、潜在成本低、环境友好等优点。与二次电池传统的“摇椅式”工作机制不同,双离子电池具有独特的工作机制,在电化学反应过程中,阳离子和阴离子分别在负极和正极参与容量贡献。在高工作电压下(> 4.8 V),阴离子嵌入石墨正极具有优异的反应动力学。然而,Li+在负极侧往往扩散速率较为缓慢,导致正极和负极之间的动力学失配,严重制约了双离子电池的发展。本文通过微观结构调控策略制备了毛竹衍生碳电极材料,该策略通过选择合适的碳化温度可有效地调控其丰富的短程有序石墨微畴和无序非晶区,并具有独特的分级纳米孔结构。其纳米孔的孔径分布主要集中在0.5-5 nm,可为Li+提供合适的快速传输通道,优化后的毛竹衍生碳电极材料(碳化温度500 ℃)在300 mA·g-1电流密度下达到了436 mAh·g-1的高可逆容量和优异的倍率性能(在3 A·g-1时保持了231 mAh·g-1的高容量)。组装的双碳PEC-500||石墨全电池在10 C倍率下具有114 mAh·g-1的容量,循环3000圈后具有96%的容量保持率,同时,全电池在50 C倍率测试中仍能够保持74 mAh·g-1的容量,表现出优异的倍率性能。



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Figure 4. The electrochemical performance of PEC-500||graphite dual carbon DIBs. (a) Charge-discharge curves at 1 C. Inset is the corresponding dQ/dV curve. (b) In-situ XRD patterns of the graphite cathode in dual carbon DIBs. (c) Rate performance and (d) corresponding discharge curves. (e) Cycling performance at 10 C. (f) Photo illustration of pouch cells. (g) The long cycling performance at 5 C.
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