具有超快充电/放电行为和长寿命循环性能的锂离子电池(LIB)时迫切需要的。这里,通过Na还原CO2直接合成了表面孔富集的三维石墨烯(3DG),将其作为有效的LIB阳极。该3DG阳极表现出很高的放电容量(在0.2C时为972 mAh g-1),在极高电流密度下(150C,55.8 A g-1)显示出高的可逆容量277 mAh g-1。此外,10000次循环后在50C电流密度时获得了 280 mAh g-1的电容量,电容量保持率达91.9%。如此优异的电化学性能归因于3DG的大比表面积及其丰富的表面微孔以及许多氧诱导的缺陷位。该研究为利用温室气体发展长寿命和超快充电LIB电极提供了一种新思路。
Figure 1. 由二氧化碳和液体Na合成的3D石墨烯(3DG)的SEM和HRTEM图:(a-d)SEM图,(a:3DG-12h,b:3DG-24h,c:3DG-36h,d:3DG-48h),(e-g)3DG-24h的HRTEM图和(h)3DG-24h的SEAD图。
Figure 2. 合成的3DG和商业石墨的XRD图谱。
Figure 3. 3DG的结构表征:(a)拉曼光谱,(b)XPS宽光谱曲线和(c)高分辨率C 1s XPS光谱。
Figure 4. 电化学表征:(a)第一圈CV曲线,(b)3DG-24h电极的起始三圈CV曲线,(c)3DG-24h在0.2 C电流密度下的充电/放电曲线,(d)3DG阳极在不同电流密度下的倍率特性,(e)循环性能和库伦效率以及(f)3DG-24h在50 C下的长期循环性能。
Figure 5. 3DG电极在不同扫描速率下的CV曲线:(a)3DG-12h,(b)3DG-24h,(c)3DG-36h和(d)3DG-48h。插图显示利用峰值电流和扫描速率之间的关系确定b值。3DG中的电容性电流和扩散电流分离,电容对总电流的贡献由阴影部分表示:(e)3DG-12h,(f)3DG-24h,(g)3DG-36h和(h)3DG-48h。
该研究工作由上海交通大学Yunhang Hu研究团队于2020年发表在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。
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