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Introducing a Pseudocapacitive Lithium Storage Mechanism into Graphite by Defect Engineering for Fast-Charging Lithium-Ion Batteries

材料科学 阳极 石墨 锂(药物) 插层(化学) 离子 纳米技术 电化学 化学工程 电极 无机化学 复合材料 物理化学 有机化学 工程类 内分泌学 医学 化学
作者
Mengmeng Wang,Junru Wang,Jingchao Xiao,Naiqing Ren,Bicai Pan,Chusheng Chen,Chunhua Chen
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:14 (14): 16279-16288 被引量:48
标识
DOI:10.1021/acsami.2c02169
摘要

The extreme fast-charging capability of lithium-ion batteries (LIBs) is very essential for electric vehicles (EVs). However, currently used graphite anode materials cannot satisfy the requirements of fast charging. Herein, we demonstrate that intrinsic lattice defect engineering based on a thermal treatment of graphite in CO2 is an effective method to improve the fast-charging capability of the graphite anode. The activated graphite (AG) exhibits a superior rate capability of 209 mAh g-1 at 10 C (in comparison to 15 mAh g-1 for the pristine graphite), which is attributed to a pseudocapacitive lithium storage behavior. Furthermore, the full cell LiFePO4||AG can achieve SOCs of 82% and 96% within 6 and 15 min, respectively. The intrinsic carbon defect introduced by the CO2 treatment succeeds in improving the kinetics of lithium ion intercalation at the rate-determining step during lithiation, which is identified by the distribution of relaxation times (DRT) and density functional theory (DFT) calculations. Therefore, this study provides a novel strategy for fast-charging LIBs. Moreover, this facile method is also suitable for activating other carbon-based materials.
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