Rational design of carbon anodes by catalytic pyrolysis of graphitic carbon nitride for efficient storage of Na and K mobile ions

材料科学 阳极 电化学 纳米片 碳纤维 化学工程 介电谱 石墨氮化碳 储能 插层(化学) 热解 催化作用 无机化学 纳米技术 电极 复合数 复合材料 有机化学 化学 物理化学 光催化 工程类 功率(物理) 物理 量子力学
作者
Wenli Zhang,Minglei Sun,Jian Yin,Wenxi Wang,Gang Huang,Xueqing Qiu,Udo Schwingenschlögl,Husam N. Alshareef
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier BV]
卷期号:87: 106184-106184 被引量:66
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2021.106184
摘要

Sodium-ion batteries (SIBs) and potassium-ion batteries (PIBs) are potential cost-effective electrochemical energy storage devices for future grid-scale energy storage. However, the limited capacities of carbonaceous anodes hamper their commercial development. Edge-nitrogen doping has been demonstrated as an effective strategy to enhance the reversible capacities of carbonaceous anodes. In this work, we demonstrate a general strategy to synthesize three-dimensional high edge-nitrogen doped turbostratic carbons (3D-ENTC) through catalytic pyrolysis of graphitic carbon nitride, which is enabled by metal cyanamides. The 3D-ENTC exhibits a three-dimensional carbon nanosheet framework with a high edge-nitrogen doping level of 18.9 at% and a total nitrogen doping level of 21.2 at%. Further, 3D-ENTC displays high capacities of 420 and 403 mA h g−1 at a current density of 50 mA g−1, high rate capabilities, and superior cycling stability when used as the anodes of PIBs and SIBs, respectively. The different charge storage mechanisms of 3D-ENTC anodes in PIBs and SIBs are elucidated by in situ electrochemical impedance spectroscopy. We find that 3D-ENTC stores Na+ ions mainly by adsorption, while 3D-ENTC stores K+ ions by adsorption and intercalation. This work opens a new avenue for designing high edge-nitrogen doped carbon anodes for SIBs and PIBs.
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
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
杨三完成签到 ,获得积分10
1秒前
1秒前
舒适香露完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
XYT完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
7秒前
橙子发布了新的文献求助30
8秒前
Cell完成签到 ,获得积分10
9秒前
10秒前
Mr.H完成签到 ,获得积分10
12秒前
13秒前
李静完成签到,获得积分10
14秒前
15秒前
cdercder应助科研通管家采纳,获得10
16秒前
小张完成签到 ,获得积分10
21秒前
22秒前
SDS完成签到 ,获得积分10
24秒前
27秒前
超超~发布了新的文献求助10
27秒前
29秒前
ADChem_JH完成签到,获得积分10
29秒前
www完成签到 ,获得积分10
35秒前
CHEN完成签到 ,获得积分10
36秒前
puritan完成签到 ,获得积分10
36秒前
雪豹完成签到,获得积分10
37秒前
sa完成签到 ,获得积分10
38秒前
打打应助ADChem_JH采纳,获得10
42秒前
Qqiao完成签到 ,获得积分10
49秒前
49秒前
dmr完成签到,获得积分10
49秒前
南攻完成签到,获得积分10
53秒前
平常的半莲完成签到 ,获得积分10
56秒前
有魅力的桐完成签到 ,获得积分10
56秒前
sunwsmile完成签到 ,获得积分10
57秒前
超超~完成签到,获得积分10
59秒前
lili完成签到 ,获得积分10
1分钟前
luqong完成签到,获得积分10
1分钟前
罗晴完成签到 ,获得积分10
1分钟前
橙子完成签到,获得积分20
1分钟前
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
Developing Genetic Editing Tools for Lysobacter 2000
Adhesion Science: Principles & Practice 800
The Graphene Handbook (2019 Edition) 700
Signals, Systems, and Signal Processing 610
IEST-RP-CC018: Cleanroom Cleaning and Sanitization: Operating and Monitoring Procedures 600
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6530280
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8323009
关于积分的说明 17817913
捐赠科研通 5631630
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2932088
邀请新用户注册赠送积分活动 1908736
关于科研通互助平台的介绍 1768045