im电竞多孔碳拥有优异的电子和离子传输材干,理念的多孔碳拥有高比轮廓积和电子电导率,不过守旧的造备法子要么产率低,要么碳质料差。
军事科学院防化咨议院张浩、中科院金属所李峰等人开采了一种自下而上合成高度介孔-微孔石墨碳(MGC)的锂热法子,通过聚四氟乙烯粉末和熔融锂金属之间的自伸张高温响应,以毫秒级速率合成了拥有高度石墨化和接连绽放孔构造的介-微孔碳(MGC)。
这种MGC出现了优异的电化学电容功能,包含隽拔的功率材干和超永恒的轮回不乱性im电竞。该造备经过不光期间短、产率高,并且可扩展至工业临蓐秤谌im电竞。
图1. 通过PTFE粉末和熔融锂金属响应合成高度多孔石墨化碳的示妄图。透射电子显微镜(TEM)和高诀别率透射电子显微镜(HR-TEM)图像显示了产物的多孔微观构造和贯串的孔道,以及由多层碳层掩盖的纳米标准孔洞收集。
图2. 通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、电子能量耗损谱(EELS)和X射线光电子能谱(XPS)对多孔石墨碳举办表征,确认其高度石墨化的构造和优异的电导率。
图3. MGC正在EMIMBF4电解液中的超等电容器功能,包含轮回伏安(CV)弧线、恒流充放电(GCD)弧线、比电容随电流密度改变的弧线、Nyquist图、相位角与频率的联系以及轮回不乱性测试。
图4. COMSOL多物理场模仿揭示了分歧孔构造中电解液离子通量的漫衍im电竞,以及BF4−离子与拥有分歧缺陷的碳基面层的吸附能揣测,揭示MGC中离子疾速传输的机造活性炭。
本咨议揭示了可扩展且超疾的锂热合成经过,用于造备高度多孔、低氧含量的石墨碳。这种MGC拥有互相贯串的绽放孔道,有帮于离子正在电极体内部的传输和转移。举动超等电容器的电极质料,纵使正在电流密度从10.0 A/g增进到200.0 A/g时,MGC正在EMIMBF4电解液中仍出现了理念的倍率功能和赶过90%的电容坚持率。
另表,MGC还正在拥有内部并纠合构的袋式电池中揭示了其优于商用活性炭的上风,显示出47 Wh/kgMGC的比能量和175 kW/kgMGC的比功率。该法子以超高温和固态试剂为特性,通过其他金属元素(钠活性炭、钾、镁、铝等)扩展到创造高度石墨化的多孔碳。
MGC正在实质软包电池中也出现了卓绝的功能,与贸易化活性炭电极比拟拥有更高的比电容和能量密度。这种通过超高温和固态响应剂造备的石墨化多孔碳的法子,为电化学能源存储和输送的实质利用供应了有远景的政策。
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