上海交通大学Yunhang Hu研究团队--由CO2合成的3D表面多孔石墨烯阳极用于超快超长寿命的锂离子电池

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 CO_2。