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青农大:龙眼为质料制备碳纳米棒Fe2O3复合资料用于锂离子电池
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来源:足球体育直播    发布时间:2023-11-13 22:55:23

  宣布名为“Longan-Derived Biomass Carbon-Induced Cubic-Type Ferric Oxide Nanoparticles for Efficient Lithium-Ion Battery Anodes”的论文,研讨以生物质龙眼浆为碳源,经过简略的原位战略制备了Fe2O3纳米颗粒封装碳纳米棒资料(BLC/Fe2O3)。此外,还研讨了铁源与龙眼浆的质量比对复合资料描摹、晶体结构和价态的影响。龙眼衍生的纳米棒能有用地将Fe2O3纳米粒子约束在一个有限的区域内,并缓解纳米粒子在放电/充电进程中的集合现象,来进步了 LIB 循环进程中活性资料的电化学稳定性和实用性。

  纳米级涣散杰出的Fe2O3纳米粒子可明显地增强反响混合物中的反响位点,来进步电极的可逆容量。此外,龙眼浆和Fe3+之间的相互作用使 Fe2O3相从六角形的α型相转变为立方体的 γ 型相,确保了两种成分的强相互作用。对半电池特性进行了系统研讨,以证明物理特性与电化学功能之间的联系。此外,还进行了长时间稳定性测验,以承认 BLC/Fe2O3 电极的实践使用潜力。这项研讨为规划高特异容量阳极资料以进步 LIB 功能供给了参阅。

  图1。BLC/Fe2O3的组成进程及其作为LiBs阳极资料的使用示意图。

  图4。(a) 扫描速率为0.2 mV s–1的BLC/Fe2O3-6前五次循环的CV曲线。(b) 不同BLC/Fe2O3电池在0.1 a g–1电流密度下的初次循环放电/充电曲线。(c) BLC/Fe2O3-6在不同循环中的放电/充电曲线。(d) 不同BLC/Fe2O3电池的倍率功能。(e) BLC/Fe2O3-6在1.0 a g–1电流密度下的长时间稳定性测验(容量代表电池的放电容量)。

  图5。(a) 关于不同的BLC/Fe2O3电极资料,在新拼装的电池的开路电势下取得的奈奎斯特图和(b)关于不同电极的Rct值的对应直方图。(c) Z′与BLC/Fe2O3-2、BLC/Fe2O3 3-4、BLC/Fe 2O3-5、BLC/Fe 2O3-6和BLC/Fe2O3-8中频范围内频率平方根(ω–0.5)的倒数,以及(d)DLi+的相应直方图。(e) BLC/Fe2O3-6在不同放电状态下的奈奎斯特图和(f)Rs和Rct值的对应直方图。

  综上所述,经过简略的原位水热法和随后的退火工艺,成功地制备出了具有本钱效益和高功能的龙眼生物质碳/Fe2O3复合资料。适量的 Fe3+ 作为结构调节剂,有用地构建了碳纳米棒基体的共同描摹;一起,锚定的 Fe2O3 纳米颗粒的粒径得到了有用约束,在碳支撑的作用下,颗粒涣散性杰出,晶体结构也从六方晶体转变为立方晶体。

  在 LIB 中的使用方面,BLC/Fe2O3-6 的体现优于其他产品,是因为 Fe2O3 纳米粒子与生物质碳纳米棒骨架之间的协同作用到达了最佳作用,然后体现出了优异的初始放电/充电功能(0.1 A g-1 时为 1483.6 mAh g-1)、速率才能(5.0 A g-1 后为 84.6%)和长循环功能(1000 次循环后,即便在 1.0 A g-1 时也能到达 626.6 mAh g-1)。因为所制备的 BLC/Fe2O3 复合资料具有优异才能的充放电功能、高倍率容量和高稳定性,因而可用作 LIB 中的长寿命和高容量阳极。此外,这种使用生物质取得高功能锂离子电池新式阳极资料的战略既环保又具有价格竞争力,一起也为维护化石燃料供给了一条可行的途径。

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