Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nanocomposite từ carbon chiết xuất từ vỏ bưởi và selenium làm cực âm tiên tiến cho pin lithium-selenium
Tóm tắt
Vỏ bưởi, một loại phế thải từ trái cây, đã được sử dụng làm nguyên liệu để chuẩn bị vật liệu carbon có độ xốp cao và một phần graphit hóa (carbon chiết xuất từ vỏ bưởi (PPDC)). Nanocomposite Se/PPDC đã được chế tạo thông qua quá trình nghiền bi và khuếch tán nóng của hỗn hợp bột selenium và PPDC. Kết quả phân tích cho thấy selenium với 47% hàm lượng được phân tán đồng nhất trong các lỗ nhỏ (<4 nm) của ma trận PPDC. Là một vật liệu cực âm mới cho pin lithium có thể sạc lại, Se/PPDC thể hiện dung lượng riêng cao, ổn định chu kỳ tốt và hiệu suất C-rate khi sử dụng sodium alginate (SA) làm chất kết dính và LiPF6-EC-DEC giá rẻ làm chất điện phân. Trong 30 chu kỳ đầu tiên, dung lượng ổn định đạt 650 mAh g−1 gần với dung lượng riêng lý thuyết đã được đạt được ở mật độ dòng điện 150 mA g−1. Ở mật độ dòng điện cao 900 mA g−1, Se/PPDC cung cấp dung lượng khả dụng 410 mAh g−1 với hiệu suất coulomb gần 100%. Hiệu suất điện hóa tiên tiến của Se/PPDC cho thấy PPDC sẽ là một nền carbon xốp đầy hứa hẹn để phát triển cực âm selenium trong không gian cho pin lithium có thể sạc lại.
Từ khóa
#carbon chiết xuất từ vỏ bưởi #nanocomposite #cực âm #pin lithium-selenium #hiệu suất điện hóaTài liệu tham khảo
Yang CP, Yin YX, Guo YG (2015) Elemental selenium for electrochemical energy storage. J Phys Chem Lett 6:256–266
Abouimarane A, Dambourne D, Chapman W, Chupas J, Amine K (2012) A new class of lithium and sodium rechargeable batteries based on selenium and selenium-sulfur as a positive electrode. J Am Chem Soc 134:4505–4508
Yang CP, Xin S, Yin YX, Ye H, Guo YG (2013) An advanced selenium–carbon cathode for rechargeable lithium–selenium batteries. Angew Chem Int Ed 52:8363–8367
Cui Y, Abouimrane A, Lu J, Bolin T, Maroni AV, Amine K (2013) (De)lithiation mechanism of Li/SeS(x) (x =0 ∼ 7) batteries determined by in situ synchrotron X-ray diffraction and X-ray absorption spectroscopy. J Am Chem Soc 13:58047–58056
Liu LL, Hou YY, Wu XW, Xiao SY, Chang Z, Wu YP (2013) Nanoporous selenium as a cathode material for rechargeable lithium–selenium batteries. Chem Commun 49:1515–11518
Liu LL, Hou YY, Yang YQ, Li MX, Wang XW, Wu YP (2014) A Se/C composite as cathode material for rechargeable lithium batteries with good electrochemical performance. RSC Adv 4:9086–9092
Kundu D, Krumeich F, Nesper R (2013) Investigation of nano-fibrous selenium and its polypyrrole and graphene composite as cathode material for rechargeable Li-batteries. J Power Sources 236:112–117
Luo C, Xu YH, Zhu YJ, Liu YH, Zheng SY, Liu Y (2013) Selenium@mesoporous carbon composite with superior lithium and sodium storage capacity. ACS Nano 7:8003–8010
Liu YX, Si L, Zhou XS, Liu X, Xu Y, Dai ZH (2015) A selenium-confined microporous carbon cathode for ultrastable lithium-selenium batteries. J Mater Chem A 2:17735–17741
Han K, Liu Z, Ye HQ, Dai F (2014) Flexible self-standing graphene-Se@CNT composite film as a binder-free cathode for rechargeable Li-Se batteries. J Power Sources 263:85–89
Jiang SF, Zhang ZA, Lai YQ, Qu YH, Wang XW (2014) Selenium encapsulated into 3D interconnected hierarchical porous carbon aerogels for lithium–selenium batteries with high rate performance and cycling stability. J Power Sources 267:394–404
Cui YJ, Abouimrane A, Sun CJ, Ren Y, Amine K (2014) Li-Se battery: absence of lithium polyselenides in carbonate electrolyte. Chem Commun 50:5575–5579
Lee JW, Kim JY, Hyeon T (2006) Recent progress in the synthesis of porous carbon materials. Adv Mater 18:2073–2094
Hong KL, Qi L, Zeng R, Zhang WX, Huang YH (2012) Biomass derived hard carbon used as a high performance anode material for sodium ion batteries. J Mater Chem A 166:345–354
Molina S, Rodrguez R (2004) Role of chemical activation in the development of carbon porosity. Colloid Surf A 241:15–25
Wang JC, Kaskel S (2012) KOH activation of carbon-based materials for energy storage. J Mater Chem 22:23710–23724
Wang LP, Schneppb Z, Magdalena M (2013) Rice husk-derived carbon anodes for lithium-ion batteries. J Mater Chem A 10:5269–5273
Wang L, Zhang LC, Cheng JX, Ding CX, Chen CH (2013) Watermelon used as a novel carbon source to improve the rate performance of iron oxide electrodes for lithium ion batteries. Electrochim Acta 102:306–311
Tao XY, Zhang JT, Du J, Xiao H, Zhang WK, Gan YP (2012) Bio-inspired fabrication of carbon nanotiles for high performance cathode of Li-S batteries. J Mater Chem A 10:121–126
Sun XL, Wang XH, Feng N, Qiao L, Li XW, He DY (2013) A new carbonaceous material derived from biomass source peels as an improved anode for lithium ion batteries. J Anal Appl Pyrolysis 100:181–185
Wang DW, Zhou GM, Li F, Wu KH, Lu GQ, Cheng HM (2012) A microporous-mesoporous carbon with graphitic structure for a high-rate stable sulfur cathode in carbonate solvent-based Li-S batteries. Phys Chem Chem Phys 14:8703–8710
Su L, Zhou Z, Ren M (2010) Core double-shell Si@SiO2@C nanocomposites as anode materials for Li-ion batteries. Chem Commun 46:2590–2592
Zhang J, Xiang JY, Dong ZM, Wu YS, Du GH (2014) Biomass derived activated carbon with 3D connected architecture for rechargeable lithium-sulfur batteries. Electrochim Acta 116:146–151
Xia W, Qiu B, Xia DG, Zou RQ (2008) Facile preparation of hierarchically porous carbons from metal-organic gels and their application in energy storage. J App Electrochem 66:868–879
Ye H, Yin YX, Zhang SF, Guo YG (2014) Advanced Se-C nanocomposites: a bifunctional electrode material for both Li-Se and Li-ion batteries. J Mater Chem 2:13293–13298
Li Z, Yuan LX, Yi ZQ, Liu Y, Huang YH (2014) Confined selenium within porous carbon nanoshperes as cathode for advanced Li-Se batteries. Nano Energy 9:229–236
Cui YJ, Abouimrane A, Sun CJ, Ren Y, Amine K (2014) A highly ordered nanostructured carbon-sulfur cathode for lithium-sulfur batteries. Chem Commun 50:5575–5579
Wang DW, Zeng QC, Zhou GM, Gentle IR, Lu GQ (2013) Carbon-sulfur composites for Li-S batteries. J Mater Chem A 1:9382–9394