Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Các điện cực vi lớp nitrua vanadi đa lỗ cho pin Na-ion ổn định cao
Tóm tắt
Các pin Na-ion (SIBs) đã thu hút sự chú ý mạnh mẽ như một sự thay thế đầy hứa hẹn cho pin lithium-ion (LIBs) trong các hệ thống lưu trữ năng lượng quy mô lớn nhờ vào chi phí thấp của natri, cơ chế lưu trữ năng lượng tương tự và hiệu suất hợp lý. Tuy nhiên, vẫn còn một thách thức lớn trong việc tìm kiếm và thiết kế cấu trúc ổn định cho các vật liệu anode với khả năng chu kỳ và tần suất cao cho SIBs. Trong nghiên cứu này, các vi lớp nitrua vanadi (VN) đa lỗ được tổng hợp thông qua một chiến lược tổng hợp thủy nhiệt đơn giản và quy mô lớn để trở thành một vật liệu anode hiệu quả cho SIBs. Các vi lớp VN đa lỗ không chỉ cung cấp nhiều vị trí hoạt động hơn cho quá trình chèn/xuất Na+ nhanh chóng với đường khuếch tán ngắn, mà còn hiệu quả trong việc giảm thiểu thay đổi thể tích của anode do có nhiều không gian hơn trong cấu trúc đa lớp và nhiều lỗ. Tỷ lệ tác động lớn của hành vi tích điện cho thấy rằng khả năng lưu trữ điện tích Na+ phụ thuộc vào cơ chế điện dung giả xếp chồng. Các điện cực vi lớp VN đa lỗ thể hiện sự ổn định chu kỳ xuất sắc và khả năng tần suất cao, cung cấp dung lượng xả 156,1 mA·h/g ở 200 mA/g sau 100 chu kỳ, và dung lượng xả 111,9 mA·h/g ở 1,0 A/g ngay cả sau 2300 chu kỳ với hiệu suất Coulomb gần 100%.
Từ khóa
#pin Na-ion #nitrua vanadi #vật liệu anode #tính ổn định chu kỳ #khả năng tần suất caoTài liệu tham khảo
Wang L., Sun J. G., Song R. R., Yang S. B., Song H. H., Adv. Energy Mater., 2016, 6, 1502067
Wang S., Wang L., Zhu Z., Hu Z., Zhao Q., Chen J., Angew. Chem. Int. Ed., 2014, 53, 5892
Lee H. W., Wang R. Y., Pasta M., Lee S. W., Liu N., Cui Y., Nat. Commun., 2014, 5, 5280
Wang Y., Xiao R., Hu Y. S., Avdeev M., Chen L., Nat. Commun., 2015, 6, 6954
Hu Y. X., Zhang K., Hu H., Wang S. C., Ye D. L., Monteiro M. J., Jia Z. F., Wang L. Z., Mater. Chem. Front., 2018, 2, 1805
Xie M., Wang K. K., Chen R. J., Li L., Wu F., Chem. Res. Chinese Universities, 2015, 31(3), 443
Pan L., Dong J. Y., Yi D., Yang Y. J., Wang Xi., Chem. Res. Chinese Universities, 2020, 36(4), 560
Yuan J., Hu X., Chen J. X., Liu Y. J., Huang T. Z., Wen Z. H., J. Mater. Chem. A, 2019, 7, 9289
Slater M. D., Kim D., Lee E., Johnson C. S., Adv. Funct. Mater., 2013, 23, 947
Wen Y., He K., Zhu Y., Han F., Xu Y., Matsuda I., Ishii Y., Cumings J., Wang C., Nat. Commun., 2014, 5, 4033
Liu Y., Zhang N., Jiao L., Chen J., Adv. Mater., 2015, 27, 6702
Sun J., Lee H. W., Pasta M., Yuan H., Zheng G., Sun Y., Li Y., Cui Y., Nat. Nanotechnol., 2015, 10, 980
He J., Wei Y. Q., Zhai T. Y., Li H. Q., Mater. Chem. Front., 2018, 2, 437
Su D. W., Kretschmer K., Wang G. X., Adv. Energy Mater., 2016, 6, 1501785
Ko Y. N., Park S. B., Kang Y. C., Small, 2014, 10, 3240
Wang Z., Zhou L., Lou X. W., Adv. Mater., 2012, 24, 1903
Lin J., Raji A. R. O., Nan K., Peng Z., Yan Z., Samuel E. L. G., Natelson D., Tour J. M., Adv. Funct. Mater., 2014, 24, 2044
Zhang K., Park M., Zhou L., Lee G. H., Shin J., Hu Z., Chou S. L., Chen J., Kang Y. M., Angew. Chem., 2016, 55, 12822
Wu C., Wei Y. H., Lian Q. W., Cui C., Wei W. F., Chen L. B., Li C. C., Mater. Chem. Front., 2017, 1, 2656
Meduri P., Clark E., Kim J. H., Dayalan E., Sumanasekera G. U., Sunkara M. K., Nano Lett., 2012, 12, 1784
Zhang K. J., Zhang L. X., Chen X., He X., Wang X. G., Dong S. M., Gu L., Liu Z. H., Huang C. S., Cui G. L., ACS Appl. Mater. Interfaces, 2013, 5, 3677
Dong S. M., Chen X., Gu L., Zhou X. H., Wang H. B., Liu Z. H., Han P. X., Yao J. H., Wang L., Cui G. L., Chen L. Q., Materials Research Bulletin, 2011, 46, 835
Sun Q., Fu Z.-W., Electrochim. Acta, 2008, 54, 403
Kundu D., Krumeich F., Fotedar R., Nesper R., J. Power Sources, 2015, 278, 608
Dong S. M., Chen X., Zhang X. Y., Cui G. L., Coordination Chemistry Reviews, 2013, 257, 1946
Wu Y., Ran F., J. Power Sources, 2017, 344, 1
Yang Y., Zhao L., Shen K., Liu Y., Zhao X., Wu Y., Wang Y., Ran F., J. Power Sources, 2016, 333, 61
Wu H., Yu Q., Lao C.-Y., Qin M., Wang W., Liu Z., Man C., Wang L., Jia B., Qu X., Energy Storage Mater., 2019, 18, 43
Liu R. Q., Liu W. H., Bu Y. L., Yang W. W., Wang C., Priest C., Liu Z. W., Wang Y. Z., Chen J. Y., Wang Y. H., Cheng J., Lin X. J., Feng X. M., Wu G., Ma Y. W., Huang W., ACS Nano, 2020, 14, 17308
Song Y. Z., Zhao S. Y., Chen Y. R., Cai J. S., Li J., Yang Q.-H., Sun J. Y., Liu Z. F., ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019, 11, 5687
Li X. L., Tang R. W., Hu K., Zhang L. Y., Ding Z. Q., Electrochim. Acta, 2016, 210, 734
Wang P., Zhang Z. A., Hong B., Zhang K., Li J., Lai Y. Q., Electroanal. Chem., 2019, 832, 475
Zhang K., Wang H., He X., Liu Z., Wang L., Gu L., Xu H., Han P., Dong S., Zhang C., Yao J., Cui G., Chen L., J. Mater. Chem., 2011, 21, 11916
Yao H. R., Wang P. F., Wang Y., Yu X. Q., Yin Y. X., Guo Y. G., Adv. Energy Mater., 2017, 7, 1700189
Zhao X., Cai W., Yang Y., Song X., Neale Z., Wang H.-E., Sui J., Cao G., Nano Energy, 2018, 47, 224
Wei S. Q., Wang C. D., Chen S. M., Zhang P. J., Zhu K. F., Wu C. Q., Song P., Wen W., Song L., Adv. Energy Mater., 2020, 10, 1903712
Zhou L., Zhang K., Sheng J., An Q., Tao Z., Kang Y.-M., Chen J., Mai L., Nano Energy, 2017, 35, 281
Xu X., Zhao R., Ai W., Chen B., Du H., Wu L., Zhang H., Huang W., Yu T., Adv. Mater., 2018, 30, 1800658
Dong Y., Wang B., Zhao K., Yu Y., Wang X., Mai L., Jin S., Nano Lett., 2017, 17, 5740
Cook J. B., Kim H. S., Yan Y., Ko J. S., Robbennolt S., Dunn B., Tolbert S. H., Adv. Energy Mater., 2016, 6, 1501937
Sun R. M., Wei Q. L., Sheng J. Z., Shi C. W., An Q. Y., Liu S. J., Mai L. Q., Nano Energy, 2017, 35, 396