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上海交通大學Yunhang Hu研究團隊--由CO2合成的3D表面多孔石墨烯陽極用于超快超長壽命的鋰離子電池
       具有超快充電/放電行為和長壽命循環性能的鋰離子電池(LIB)時迫切需要的。這里,通過Na還原CO2直接合成了表面孔富集的三維石墨烯(3DG),將其作為有效的LIB陽極。該3DG陽極表現出很高的放電容量(在0.2C時為972 mAh g-1),在極高電流密度下(150C,55.8 A g-1)顯示出高的可逆容量277 mAh g-1。此外,10000次循環后在50C電流密度時獲得了 280 mAh g-1的電容量,電容量保持率達91.9%。如此優異的電化學性能歸因于3DG的大比表面積及其豐富的表面微孔以及許多氧誘導的缺陷位。該研究為利用溫室氣體發展長壽命和超快充電LIB電極提供了一種新思路。
 
Figure 1. 由二氧化碳和液體Na合成的3D石墨烯(3DG)的SEM和HRTEM圖:(a-d)SEM圖,(a:3DG-12h,b:3DG-24h,c:3DG-36h,d:3DG-48h),(e-g)3DG-24h的HRTEM圖和(h)3DG-24h的SEAD圖。
 

Figure 2. 合成的3DG和商業石墨的XRD圖譜。
 

Figure 3. 3DG的結構表征:(a)拉曼光譜,(b)XPS寬光譜曲線和(c)高分辨率C 1s XPS光譜。


Figure 4. 電化學表征:(a)第一圈CV曲線,(b)3DG-24h電極的起始三圈CV曲線,(c)3DG-24h在0.2 C電流密度下的充電/放電曲線,(d)3DG陽極在不同電流密度下的倍率特性,(e)循環性能和庫倫效率以及(f)3DG-24h在50 C下的長期循環性
Figure 5. 3DG電極在不同掃描速率下的CV曲線:(a)3DG-12h,(b)3DG-24h,(c)3DG-36h和(d)3DG-48h。插圖顯示利用峰值電流和掃描速率之間的關系確定b值。3DG中的電容性電流和擴散電流分離,電容對總電流的貢獻由陰影部分表示:(e)3DG-12h,(f)3DG-24h,(g)3DG-36h和(h)3DG-48h。
 
      該研究工作由上海交通大學Yunhang Hu研究團隊于2020年發表在Journal of Materials Chemistry A期刊上。原文:Ultra-fast and ultra-long-life Li ion batteries with 3D surface-porous graphene anodes synthesized from CO2。

摘自《石墨烯雜志》公眾號:



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