Nitrogen-rich hierarchically porous carbon as a high-rate anode material with ultra-stable cyclability and high capacity for capacitive sodium-ion batteries

材料科学 阳极 法拉第效率 电解质 化学工程 锂(药物) 碳纤维 储能 氮气 电极 多孔性 复合材料 有机化学 医学 复合数 物理 工程类 量子力学 内分泌学 物理化学 功率(物理) 化学
作者
Xudong Hu,Xiaohong Sun,Seung Joon Yoo,Brian Evanko,Feng Ru Fan,Shu Cai,Chunming Zheng,Wenbin Hu,Galen D. Stucky
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier BV]
卷期号:56: 828-839 被引量:249
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2018.11.081
摘要

Carbon-based anode materials hold a promising future for sodium-ion batteries (SIBs) due to their natural abundance and low cost of development. In spite of carbon's important role in the commercialization of lithium-ion batteries (LIBs), further exploration is necessary in order to find high-performance, high-rate carbon anode materials for SIBs. A honeycomb-like, nitrogen-rich (17.72 at%), hierarchically porous, and highly disordered carbonaceous material (N-HC) with an expanded interlayer distance (0.44 nm in average) is synthesized by spray drying and subsequent pyrolysis under flowing NH3. The hierarchically porous structure and rich nitrogen doping result in a large specific surface area (722 m2 g−1), more defects and active sites, and greater functional interface accessibility for the active porous carbonaceous material and electrolyte. When N-HC is used as the anode material for SIBs, the batteries display favorable discharge capacities (255.9 mA h g−1 in the 3000th cycle at 500 mA g−1) and good capacitive-energy-storage behavior (67% at a scan rate of 0.5 mV s−1) with excellent high-rate performance and ultra-stable cyclability over 10,000 cycles at 5000 mA g−1. Our results show that the combination of the hierarchically porous structure and nitrogen doping leads to improved energy storage by increasing the capacitive energy storage, which enhances the high-rate performance of N-HC. To further enhance the performance of the material, an electrical pretreatment is employed to increase the initial Coulombic efficiency of N-HC to 79.5%, a record high for an SIB cell. A full cell with an N-HC anode and a Na3V2(PO4)3/C cathode shows a high capacity with a favorable cyclability (238.7 mA h g−1 after 100 cycles at 100 mA g−1 and a capacity retention of 95.3% compared to the second cycle).
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Lucas应助langwang采纳,获得10
刚刚
Platinum完成签到,获得积分10
刚刚
yj完成签到 ,获得积分10
刚刚
1秒前
王川发布了新的文献求助10
1秒前
清脆黑猫发布了新的文献求助10
2秒前
简柠完成签到,获得积分10
2秒前
旧城以西完成签到,获得积分10
2秒前
Alvienan完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
2秒前
霸王龙完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
孝顺的青枫完成签到,获得积分10
3秒前
我是125完成签到,获得积分10
3秒前
mklwxhlsd完成签到,获得积分10
3秒前
十一发布了新的文献求助10
3秒前
谦让的傲芙完成签到,获得积分10
4秒前
陶醉小笼包完成签到 ,获得积分10
4秒前
Yang完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
wmt完成签到,获得积分10
4秒前
Esther完成签到 ,获得积分10
5秒前
修越完成签到,获得积分20
5秒前
浩浩桑发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
rwj发布了新的文献求助10
6秒前
fighting完成签到 ,获得积分10
6秒前
搜集达人应助CT采纳,获得10
6秒前
7秒前
果实发布了新的文献求助10
7秒前
fan完成签到,获得积分20
7秒前
阿白完成签到 ,获得积分10
8秒前
小轩窗zst完成签到,获得积分10
8秒前
王川完成签到,获得积分10
8秒前
一方完成签到,获得积分10
8秒前
aqaqaqa发布了新的文献求助10
8秒前
英姑应助大月儿采纳,获得10
9秒前
灵巧的以亦完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
网络安全 SEMI 标准 ( SEMI E187, SEMI E188 and SEMI E191.) 1000
计划经济时代的工厂管理与工人状况(1949-1966)——以郑州市国营工厂为例 500
INQUIRY-BASED PEDAGOGY TO SUPPORT STEM LEARNING AND 21ST CENTURY SKILLS: PREPARING NEW TEACHERS TO IMPLEMENT PROJECT AND PROBLEM-BASED LEARNING 500
Why America Can't Retrench (And How it Might) 400
Two New β-Class Milbemycins from Streptomyces bingchenggensis: Fermentation, Isolation, Structure Elucidation and Biological Properties 300
Modern Britain, 1750 to the Present (第2版) 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 催化作用 遗传学 冶金 电极 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4614925
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4018912
关于积分的说明 12440362
捐赠科研通 3701783
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2041353
邀请新用户注册赠送积分活动 1074080
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 957723