manbext，manbext·(中国区)官方网站_石墨烯优化磷基材料可提高电化学性能

2024-10-23 06:27:01

由于钠在地壳中有非常丰富的储量，大约占到2.74%，且产于普遍，价格低廉，被指出是有可能替代锂离子电池用作大规模储能系统的选用新型电源技术，近年来引发普遍注目。目前关键的技术难题是寻找与之给定的电极材料。　　在众多的负极材料中，红磷享有七倍于商用石墨电极的理论比容量（2596mAhg1），而且廉价简便，环境友好，被指出是很有研究价值的电池负极材料。但是，红磷不存在较低导电性和在充放电过程中体积收缩等问题，制约了其在钠离子电池中的应用于。

　　针对这个问题，目前主要的应付手段就是指掌控红磷颗粒度大小和提升导电性两方面来著手的，而且也取得了相当大的提升，但依然不存在一些问题尚待解决问题。如非常简单的将红磷和碳材料机械混合的方法不存在红磷颗粒度大，碳材料覆盖面积受限等问题；传统的气化-冷凝技术由于在磷气化过程中不可控因素造成红磷的负载量不低。　　针对上述问题，澳大利亚伍伦贡大学（UniversityofWollongong，UOW）郭再萍（ZaipingGuo）教授和陈俊(JunChen)副教授课题组明确提出了一种新型的气化重组技术，制取出有碳/红磷/石墨烯气凝胶三维多孔复合材料。　　众所周知，石墨烯气凝胶具备孔隙率低、比表面积大、力学性能出色和导电性高等特点，并且仍然被人们普遍注目。

在该方法中，首先利用石墨烯气凝胶将红磷包覆在其中，然后使用气相沉积法将凝吡咯包在在整个气凝胶上，最后在惰性气氛中较慢的展开材料内部红磷的气化重组，并且较慢加热。在这个类似的结构设计中，红磷（10-20nm）颗粒被包覆在石墨烯层和碳层中间，不仅提升了材料的导电性，而且很好的缓冲器了电极材料在充放电过程中产生的体积收缩，三维多孔结构也为电解液的充份增生获取了条件。除此之外，由于对气化重组时间的掌控和之后的较慢加热处置，可以有效地的增加/避免白磷的分解，提升了安全性并且修改了实验过程。　　此填充电极材料展现出出有了出色的储钠性能。

在0.1C的电流密度下，经过100次循环后，这种复合材料需要维持1867mAhg-1的容量。在1C的高电流密度下，经过200次循环后，依然需要维持1095.5mAhg-1的容量。本研究获取了一种气化重组的新思路，即在红磷、石墨烯气凝胶和凝吡咯构成的三维多孔前驱体中，展开高效率的材料内部的气化重组，不仅大大的增大了磷颗粒的尺寸，使得磷颗粒在三维结构内部均匀分布，而且在一定程度上提升了磷的负载量。

　　磷基复合材料在经过这种新型的气化重组技术优化后，表明出有了很高的比容量和高倍性能，在循环稳定性方面也获得的大大的提高。这种新型的气化重组技术的新思路还可以扩展到其他具备大的体积收缩和可气化/比较较低熔点的电极材料中。

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