Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Fest et elektrodemateriale for Li-ion-batteri inn i det indre avstanden mellom karbonnanorør

Fest'Rail 2018 : Mandoumbé et Malaw enflamment la scène (Kan 2019).

Anonim

Forskere ved Toyohashi University of Technology har vist elektrokemisk ytelse av litiumionbatterier (LIB) ved hjelp av fosforinnkapslede karbonnanobukselektroder, hvor rødt fosfor med betydelig høy kapasitet innføres i det indre avstanden mellom karbonnanorør (CNT) med en rørformet struktur. Elektrodene indikerte en forbedring i den elektrokemiske reaktiviteten av rødt fosfor når tilgjengelige veier av litiumioner, dvs. nanoporer, ble dannet på sideveggene til CNTene hvor det røde fosfor var innkapslet. Videre viste ladningsutladningsprofilene og strukturanalysen reversible elektrokjemiske reaksjoner og den relativt høye strukturelle stabiliteten av rødt fosfor i nanorørene, selv etter den femtiende ladnings-utladnings-syklusen. Ladningskapasiteten viser en verdi to ganger eller høyere enn den for grafitt som brukes i kommersielle LIB. Derfor foreslås et nytt elektrodemateriale for LIB med høy kapasitet.

annonse


Rødt fosfor har tiltrukket seg oppmerksomhet som et høyere kapasitivt elektrodemateriale for LIBs fordi det kan levere en teoretisk kapasitet på omtrent syv ganger høyere enn grafitt som brukes som et kommersielt elektrodemateriale for LIBs. Den store forskjellen i kapasiteten antas å skyldes en akseptabel mengde litiumioner i strukturen av grafitt for LiC6 eller fosfor for Li3P. Imidlertid lider rødt fosfor enorme volumetriske endringer, pulverisering og avskalning under litiumioninnsetting og ekstraksjonsprosesser, hvilket resulterer i hurtig kapasitet fading på grunn av reduksjonen i mengden elektrokemisk reaktiv rød fosfor. I tillegg, mens elektroner beveger seg på elektroden under litiumioninnsetting / -utvinning, har rødt fosfor en ulempe i form av energitap på grunn av sin lave elektroniske konduktivitet.

Tomohiro Tojo og hans kolleger ved Institutt for elektrisk og elektronisk informasjonsteknologi, Toyohashi University of Technology, har syntetisert unike strukturer hvor rødt fosfor er innkapslet i den indre avstanden til CNT for å hindre at den skreller av fra elektroden og forbedrer dens elektroniske ledningsevne. For å forbedre den elektrokemiske reaktiviteten til rødt fosfor gjennom tilgjengelige veier av litiumioner, ble også nanoporer (<5 nm) dannet på sideveggene til de fosforinnkapslede CNTene. Etter fosforkapsling ble fosforatomene fordelt inne i nanorørene, og bekrefter den strukturelle stabiliteten av rødt fosfor.

Ved å bruke fosforinnkapslede CNT-elektroder, viste en reversibel kapasitet ca. 850 mAh / g ved den femtende ladingsutladnings-syklusen. Dette var en verdi minst to ganger høyere enn grafittelektrodene. Det estimerte forholdet mellom ladning og utladningskapasitet (Coulombic efficiencies) på> 99% etter den tiende syklusen og de påfølgende syklusene, som indikerer en høy reversibilitet av ladningsavladningsreaksjoner på rødt fosfor. Imidlertid reduserte ladningsutladningskapasiteten gradvis med økende syklusnummer på grunn av dissociasjonen av enkelte PP-bindinger og andre sidereaksjoner på overflaten av fosfor og CNT-ene. Interessant forenklet den fosforinnkapslede CNT med nanoporer den betydelige forbedringen i elektrokjemisk ytelse sammenlignet med den fosforinnkapslede CNT uten nanoporer. Dette antydes å skyldes høy reaktivitet av rødt fosfor med litiumioner gjennom nanoporene på sideveggene. Etter avladningscyklusene ble det observert rødt fosfor inne i nanorørene.

Vi har foreslått fosforinnkapslede CNT som elektrodemateriale for LIBs med høy kapasitet, selv om det er nødvendig med ytterligere forbedringer i konstruksjonene for å oppnå langsiktig sykling uten kapasitet fading. Ytterligere studier vil bli utført ved bruk av slike elektroder.

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av Toyohashi University of Technology . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. Tomohiro Tojo, Shinpei Yamaguchi, Yuki Furukawa, Kengo Aoyanagi, Kotaro Umezaki, Ryoji Inada, Yoji Sakurai. Elektrokjemisk ytelse av litiumionbatteri-anode ved bruk av fosfor innkapslet i nanoporøse karbonnanorør . Journal of The Electrochemical Society, 2018; 165 (7): A1231 DOI: 10.1149 / 2.0351807jes