Investigations into Improved Electrochemical Performance of Sn Doped Hard Carbons as Negatives for Sodium‐Ion Batteries

法拉第效率 电化学 材料科学 阳极 石墨烯 化学工程 兴奋剂 阴极 碳纤维 纳米技术 离子 复合数 电极 复合材料 化学 冶金 光电子学 有机化学 工程类 物理化学
作者
Abhinav Tripathi,C. Murugesan,Aaron B. Naden,P. J. Curran,Chris M. Kavanagh,James M. Condliffe,A. Robert Armstrong,John T. S. Irvine
出处
期刊:Batteries & supercaps [Wiley]
卷期号:6 (11) 被引量:1
标识
DOI:10.1002/batt.202300225
摘要

Abstract Hard carbons are the most suitable anode materials for practical sodium‐ion batteries (NIBs). Despite various studies, there is still significant scope for improvement in the understanding of the (de)sodiation mechanisms. Here, we study Sn incorporation in waste derived commercial and model sucrose derived hard carbons and its effect on the electrochemical performance. Sn incorporation leads to improved first cycle coulombic efficiency and capacity, specifically increase in the plateau capacity. An improvement from 220 mAh/g to 285 mAh/g and 325 mAh/g is respectively obtained for 7 % and 15 % Sn in hard carbon‐Sn composites (HC/Sn). Sn incorporation in both hard carbons has been shown to improve the electrochemical performance, notably achieving a synergy with capacities in excess of that expected from simple addition. For example, 7 % Sn additions tend to increase capacity by 25 %, twice that predicted from simple addition. X‐ray diffraction (XRD) studies show that the number of graphene layers in nano‐graphitic domains is reduced after Sn incorporation with no change in interlayer spacing. Full cells with commercial benchmark cathodes are also presented along with cost analysis of the Sn doping routes in this study to demonstrate the commercial viability of the strategy.
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