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20 mg/cm²质量负载+95%容量保持率!中国团队用3D石墨烯“骨架”重构电池能量密码

 新材向荣

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纳米结构电极材料具高能量和功率密度潜力,但性能常限于实验室,要满足商业电池需求,需攻克厚电极电荷高效传递难题。

Sun等研究人员设计的三维多孔石墨烯框架(HGF)提升了电荷传输效率,在10-20 mg cm−2质量负载下实现高面积容量与电流密度平衡。更厚电极可增加活性材料负载,提升电池容量。3D多孔石墨烯框架/Nb₂O₅复合电极在高质量负载和高电流密度下容量保持率高。

纳米结构电极材料虽潜力大,但通常仅在低质量负载下表现好,实际应用中,厚电极的离子传输和电子传导受限,导致现有电极容量保持率随负载增大而下降。

HGF/Nb2O5复合电极电荷传输出色,HGF高比表面积承载Nb2O5纳米颗粒,其互联网络和分层多孔结构利于电子传导和离子扩散。该研究启发电极材料结构优化,如结合3D HGF与其他材料可提升电池性能,创新电极结构和技术有望催生新电池设计,还需制造工艺及电解质、隔膜设计等方面的创新。 

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回复新材向荣:不仅要关注电极材料本身,电解质和隔膜的设计也同样重要,需要综合考虑
回复新材向荣:HGF/Nb₂O₅复合电极的设计太聪明了,解决了不少实际问题
回复新材向荣:要是能解决制造工艺的问题,这种新型电极的应用前景将非常广阔
回复新材向荣:创新电极结构和技术的确有可能催生全新的电池设计,期待看到更多成果
回复新材向荣:Sun等人的研究为那些寻求提高电池性能的人提供了宝贵的经验和启示

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