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宋怀河教授课题组在《Energy Storage Materials》发表高密度石墨烯钠离子电池负极材料的研究论文

发文时间:2020-06-10

近日,宋怀河教授课题组联合新疆大学张苏副教授和俄罗斯科学院尼古拉耶夫无机化学研究所的Alexander V. Okotrub教授课题组,报道了一种通过简单球磨法对石墨烯中的缺陷结构进行设计和调控的策略,所制备的缺陷炭作为储钠材料表现出超高的质量和体积比容量以及优异的倍率性能。作者以天然石墨为原料,通过Hummers氧化法和热还原法制备了膨胀石墨烯(EG),进一步在氩气气氛下球磨制备缺陷石墨烯(DGB)。通过改变球磨时间可以调控DGB中的缺陷密度和sp2团簇尺寸,同时提高材料的密度。DGB具有高的缺陷含量(ID/IG=1.65)。缺陷作为主要储能位点,可通过快速可逆的钠离子吸脱附过程储钠,表现出电容储能行为。此外球磨的致密化效果将EG的密度提高了10.4倍,赋予DGB高的堆积密度(0.784 g cm-3)。50 mA g-1电流密度下,DGB具有84.7%的首次库伦效率, 507 mAh g-1(397 mAh cm-3)@50 mA g-1的可逆容量,以及良好的倍率性能(181 mAh g-1@10 A g-1)。组装成钠离子电容器表现出45 Wh kg 1@14,205 W kg-1的能量密度和优异的稳定性。该研究成果以”Modulating the Defects of Graphene Blocks by Ball-Milling for Ultrahigh Gravimetric and Volumetric Performance and Fast Sodium Storage”为题目发表于Energy Storage Materials(CiteScore=15.09)上,论文第一作者为澳门葡金娱乐网站博士生董玥,通讯作者为澳门葡金娱乐网站宋怀河教授和新疆大学张苏副教授。

【图文简介】

图1球磨过程石墨烯形貌和结构转变示意图:球磨过程在EG的片层内和边缘上引入大量缺陷,同时材料尺寸减小、厚度增大,片层发生弯曲和折叠,层间距减小、

图2 EG,DGB和石墨的(a)CV曲线和(b)恒流充放电曲线;(c)DGB不同扫速下的CV曲线;(d)EG,DGB和石墨的倍率性能;(e)DGB与其他炭材料倍率性能比较;(f)EG,DGB和石墨的阻抗谱图;(g)DGB循环性能;(h)DGB与石墨烯、硬炭、软炭性能比较。

【文献链接】Modulating the Defects of Graphene Blocks by Ball-Milling for Ultrahigh Gravimetric and Volumetric Performance and Fast Sodium Storage, Energy Storage Mater., 2020, DOI: 10.1016/j.ensm.2020.05.016.

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