Tụ điện Lithium-Ion Năng Lượng Cao và Công Suất Cao Dựa Trên Sợi Nan Carbon 3D Được Đôp Đồng Thời Bạc và Nitơ Làm Cả Cực Dương Và Cực Âm
Tóm tắt
Mật độ năng lượng cao ở mật độ công suất cao vẫn là một thách thức đối với các tụ điện Li-ion (LIC) hiện tại do sự không tương thích giữa khả năng lưu trữ điện tích và động học điện cực giữa cực âm kiểu tụ điện và cực dương kiểu pin. Trong nghiên cứu này, các sợi nan carbon xốp 3D được đôp đồng thời B và N được chuẩn bị thông qua một phương pháp đơn giản như là cả cực dương kiểu tụ điện và cực âm kiểu pin cho LIC. Việc đôp đồng thời B và N có ảnh hưởng sâu sắc trong việc điều chỉnh độ xốp, nhóm chức và độ dẫn điện cho các sợi nan carbon xốp. Với thiết kế hợp lý, các sợi nan carbon đôp đồng thời B và N (BNC) thể hiện hiệu suất điện hóa học cải thiện đáng kể khi làm cả cực dương và cực âm cho LIC, điều này làm giảm thiểu sự không tương thích giữa hai điện cực. Lần đầu tiên, một thiết bị LIC BNC//BNC “carbon đôi” 4.5 V được xây dựng và chứng minh, thể hiện mật độ năng lượng và khả năng công suất xuất sắc so với các LIC đã công bố trước đó với các cấu hình khác. Cụ thể, thiết bị LIC BNC//BNC hiện tại có thể cung cấp mật độ năng lượng lớn là 220 W h kg−1 và một mật độ công suất cao là 22.5 kW kg−1 (tại 104 W h kg−1) với độ ổn định chu kỳ hợp lý (≈81% duy trì sau 5000 chu kỳ).