Εταιρικά Νέα

Τρισδιάστατη εκτύπωση φιλικού προς το νάτριο mxene airgel για την υλοποίηση μπαταρίας νατρίου υψηλής χωρητικότητας επιφάνειας

2022-06-18


Πηγή: Mu Mai 2021



[Ιστορικό]

 

Το μεταλλικό νάτριο έχει γίνει ένα ιδανικό υλικό ανόδου για μπαταρίες ιόντων νατρίου λόγω του υψηλού θεωρητικού του χωρητικότητα, χαμηλό κόστος και άφθονους πόρους. Ωστόσο, η πραγματική σκοπιμότητα του Η άνοδος μετάλλου νατρίου εξακολουθεί να παρεμποδίζεται από τον ανεξέλεγκτο δενδρίτη νατρίου πρόβλημα.

 

[εισαγωγή στα επιτεύγματα]

 

Ενόψει αυτού, ο καθηγητής Wang Ο Ye του Πανεπιστημίου Zhengzhou και άλλοι κατασκεύασαν ένα τεχνητό τρισδιάστατο (3D) στρώμα υδρόφιλο v2ctx/rgo CNT micro grid airgel μέσω άμεσης γραφής μελανιού και τεχνολογίας τρισδιάστατης εκτύπωσης, και το χρησιμοποίησε περαιτέρω ως το υπόστρωμα του μετάλλου Na για την παρασκευή Na@V2CTx /RGO CNT αρνητικό μετάλλου νατρίου ηλεκτρόδιο. Το ηλεκτρόδιο CNT V2ctx/rgo μπορεί να επιτύχει εξαιρετική διάρκεια ζωής του κύκλου περισσότερο από 3000 ώρες (2 Ma cm-2, 10 MAH cm-2), με μέση απόδοση coulomb 99,54%. Πιο ελκυστικό, μπορεί ακόμη και να λειτουργεί σταθερά στα 5 Ma cm-2 για περισσότερο από 900 ώρες, με εξαιρετικά υψηλή χωρητικότητα επιφάνειας 50 MAH cm-2. Το επιτόπιο και μη Ο επιτόπιος χαρακτηρισμός και η ανάλυση της προσομοίωσης της λειτουργικής θεωρίας πυκνότητας δείχνουν ότι το v2ctx με πλούσιες λειτουργικές ομάδες συγγένειας νατρίου μπορεί να καθοδηγήσει αποτελεσματικά η πυρήνωση και ομοιόμορφη εναπόθεση μετάλλου νατρίου, έτσι ώστε να επιτευχθεί Μορφολογία χωρίς δενδρίτες. Επιπλέον, το αρνητικό ηλεκτρόδιο Na@V2CTx /RGO CNT και na3v2 (PO4) 3@C -Η πλήρης μπαταρία σε συνδυασμό με την κάθοδο RGO μπορεί να παρέχει υψηλή αναστρέψιμη χωρητικότητα 86,27 MAH g-1 μετά από 400 κύκλους στα 100 Mag-1. Αυτό η εργασία δεν απεικονίζει μόνο την εξαιρετική χημεία εναπόθεσης νατρίου στο sodium lovering v2ctx/rgo CNT micro grid airgel ηλεκτρόδιο, αλλά παρέχει επίσης α μέθοδος για την κατασκευή προηγμένου αρνητικού ηλεκτροδίου μετάλλου νατρίου με τρισδιάστατη εκτύπωση. Τα σχετικά επιτεύγματα χαρτιού δημοσιεύθηκαν στο ACS Nano στις 6 Ιουνίου 2022 κάτω από ο τίτλος του "3D printed societal v2ctx/rgo-cnt mxene microgrid airgel για σταθερή άνοδο μετάλλου Na με μεγάλη χωρητικότητα επιφάνειας».

 

[εισαγωγή στο πλήρες κείμενο]



Το σχήμα 1 δείχνει την προετοιμασία διαδικασία ηλεκτροδίου αερογέλης micro grid v2ctx/rgo CNT που εκτυπώνεται σε 3D.



Το σχήμα 2 δείχνει την εικόνα SEM του (A-C) 30% v2ctx/rgo CNT aerogel micro grid. (δ) TEM και (E) εικόνες HRTEM του v2ctx/rgo νανοσύνθετα CNT. (στ) Αντιστοίχιση στοιχείων SEM και EDS του v2ctx/rgo CNT διατομή αερογέλης μικροδικτύου. (ζ) Μοτίβα XRD του RGO CNT, v2ctx και v2ctx/rgo νανοσύνθετα CNT. (η) Φάσματα XPS v2ctx mxene και v2ctx/rgo CNT. (i) Καμπύλες TGA νανοσύνθετων υλικών RGO CNT και v2ctx/rgo CNT.



Το σχήμα 3 δείχνει το ηλεκτροχημική απόδοση επιμετάλλωσης μετάλλου Na / απογύμνωση σε δισδιάστατη επίπεδο φύλλο χαλκού, RGO CNT και διαφορετικά ηλεκτρόδια v2ctx/rgo CNT. (α) Ce of ηλεκτρόδιο στα 2 Ma cm-2 και 1 MAH cm-2. (β) Βαθμολογήστε την απόδοση των διαφόρων ηλεκτρόδια σε πυκνότητα ρεύματος 0,5 έως 8 Ma cm-2 με επίστρωση / απογύμνωση διάρκεια 1 ώρας. (β) Η εικόνα δείχνει το βραχυκύκλωμα του ηλεκτρόδιο φύλλου χαλκού. (γ) Καμπύλες χωρητικότητας τάσης RGO CNT και (δ) 30% Ηλεκτρόδια μικροδικτύων v2ctx/rgo CNT σε διαφορετικές πυκνότητες ρεύματος. (ε) Το υπερδυναμικό πυρήνωσης κάθε ηλεκτροδίου σε διαφορετικές πυκνότητες ρεύματος. Κυκλική απόδοση ηλεκτροδίων CNT 30% v2ctx/rgo σε (f) 2 Ma cm-2 και 10 MAH cm-2 και (g) 5 Ma cm-2 και 50 MAH cm-2. (η) Σύγκριση χάρτη ραντάρ ηλεκτροχημικών απόδοση μεταλλικής ανόδου νατρίου με 3D εκτυπωμένο υπόστρωμα με βάση το γραφένιο και (Ι) διαφορετική άνοδο μετάλλου νατρίου με βάση mxene.



Το σχήμα 4 δείχνει: (A-F) μορφολογική εξέλιξη εναπόθεσης και απογύμνωσης Na σε τρισδιάστατη εκτύπωση Ηλεκτρόδιο CNT v2ctx/rgo. (ζ) Αντίστοιχη καμπύλη απογύμνωσης εναπόθεσης. (η) Σε situ οπτικό μικροσκόπιο εικόνας Na που εναποτίθεται σε πυκνότητα ρεύματος 1 Ma cm-2 για 2 ώρες σε ηλεκτρόδιο CNT v2ctx/rgo.


Το σχήμα 5 δείχνει: (α) σχηματικό διάγραμμα του in situ TEM συσκευή. (β) In situ TEM στιγμιότυπο της διαδικασίας επιμετάλλωσης νατρίου v2ctx/rgo CNT. (ντο) Μοτίβο Saed μετά από αρχική v2ctx/rgo CNT και (δ) εναπόθεση νατρίου. (μι) Σχηματικό διάγραμμα διαδικασίας εναπόθεσης νατρίου. Δεσμικές ενέργειες μεταξύ Na και (στ) C (γραφένιο), (g) f (v2cf) και (H) O (v2co) υπολογισμένο με βάση το DFT.


Το Σχήμα 6 δείχνει: Na@V2CTx /rGO-CNT|| NVP@C - Ηλεκτροχημική αξιολόγηση απόδοσης πλήρους κυψέλης RGO. (ένα) Σχηματικό σχέδιο της γεμάτης μπαταρίας. (β) NVP@C -RGO θετικό και Na@V2CTx /Constant Καμπύλη εκφόρτισης ρεύματος (GCD) αρνητικού ηλεκτροδίου RGO CNT. (γ) GCD καμπύλη 100 Ma g-1 πυκνότητα ρεύματος γεμάτη μπαταρία. (δ) Η απόδοση του ποσοστού του η πλήρης μπαταρία εντός του εύρους πυκνότητας ρεύματος 100-2000 Ma g-1. (ε) Κύκλος απόδοση της πλήρους μπαταρίας σε πυκνότητα ρεύματος 100 Ma g-1 και αντίστοιχη CE.


[χάρτινος σύνδεσμος]

Zixuan Wang, Zhenxin Huang, Hui Wang, Weidong Li, Bingyan Wang, Junmin Xu, Tingting Xu, Jinhao Zang, Dezhi Kong, Xinjian Li, Hui Ying Yang και Ye Wang, 3D-Printed Sodiophilic V2CTx/rGO-CNT MXene Microgrid Airgel για σταθερό Na Μεταλλική άνοδος με υψηλή επιφανειακή χωρητικότητα,ACS NANO, 2022.

https://doi.org/10.1021/acsnano.2c01186



haixin6@jzhxgs.com