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简便制造法助力N掺杂石墨烯,解决锂硫电池关键问题

 新材料君

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美国康奈尔大学Yong Lak Joo等研究人员,利用一种简便的制造方法,通过对泰勒-库埃特反应器中的水相剥离少层石墨烯进行热退火,制造出模态可调的 N 掺杂石墨烯。这种方法展示了高水平的N掺杂(27atom % N),并在不放弃可扩展性和绿色化学原理的前提下提供了C-N键的模态可调性。在锂硫电池电解液中采用了不同氮含量和掺杂方式的掺氮石墨烯,以解决离子电导率低、多硫化锂 (LiPS) 穿梭和锂阳极不稳定等问题。研究发现,电解质中较高的氮含量和吡啶氮化石墨烯会对电池性能产生积极影响。

较高的氮含量提高了电池在 0.2C条件下循环225次后的容量保持率(73%),而吡啶型氮在高摄氏度条件下表现出最佳性能,相对于 2C条件下的参考电池,容量提高了4倍。此外,计算研究还验证了实验观察到的锂离子对吡啶氮的吸附亲和性以及石墨烯骨架上锂离子迁移率的提高。这项关于N掺杂浓度和方式对电化学性能影响的首次实验研究,为定制N功能化以实现卓越的电化学性能提供了启示。

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回复新材料君:电解质中较高的氮含量和吡啶氮化石墨烯对电池性能有积极影响,这可真是个好消息
回复新材料君:在0.2C条件下循环225次后,电池的容量保持率还能达到73%,而吡啶型氮在高摄氏度条件下表现出最佳性能,容量提高了4倍,真是太神奇了
回复新材料君:这项关于N掺杂浓度和方式对电化学性能影响的首次实验研究

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