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 工程类 功率(物理) 物理 光催化 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.

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
刚刚
1秒前
1秒前
1秒前
LS完成签到,获得积分10
2秒前
杨淼完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
深情安青应助yoga采纳,获得10
2秒前
张利双完成签到,获得积分10
3秒前
fantastic完成签到,获得积分10
3秒前
面包牛奶会有的完成签到,获得积分10
4秒前
alex发布了新的文献求助10
4秒前
科研通AI6.1应助彩虹捕手采纳,获得10
5秒前
han完成签到,获得积分10
5秒前
踏实的从波完成签到,获得积分10
6秒前
纳米发布了新的文献求助10
6秒前
大个应助carbon-dots采纳,获得10
6秒前
LS发布了新的文献求助10
7秒前
Mrzhu完成签到,获得积分10
7秒前
科目三应助山晴采纳,获得10
7秒前
开心妙之发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
XIO完成签到,获得积分10
9秒前
奇奇发布了新的文献求助20
9秒前
11秒前
11秒前
WJP发布了新的文献求助50
12秒前
zhangyulong完成签到,获得积分20
12秒前
13秒前
调皮毛豆发布了新的文献求助10
13秒前
龙龖龘完成签到,获得积分10
15秒前
李联洪发布了新的文献求助10
15秒前
16秒前
笨笨的外套完成签到,获得积分10
16秒前
英姑应助丰富思枫采纳,获得10
17秒前
WuYixiao1012完成签到,获得积分10
18秒前
Mrzhu发布了新的文献求助10
18秒前
沈客卿完成签到,获得积分10
18秒前
18秒前
18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
Kinesiophobia : a new view of chronic pain behavior 2000
Burger's Medicinal Chemistry, Drug Discovery and Development, Volumes 1 - 8, 8 Volume Set, 8th Edition 1800
Cronologia da história de Macau 1600
文献PREDICTION EQUATIONS FOR SHIPS' TURNING CIRCLES或期刊Transactions of the North East Coast Institution of Engineers and Shipbuilders第95卷 1000
BRITTLE FRACTURE IN WELDED SHIPS 1000
Lloyd's Register of Shipping's Approach to the Control of Incidents of Brittle Fracture in Ship Structures 1000
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 纳米技术 计算机科学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 物理化学 光电子学 细胞生物学 基因 电极 遗传学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6146130
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7972945
关于积分的说明 16561563
捐赠科研通 5257404
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2807072
邀请新用户注册赠送积分活动 1787637
关于科研通互助平台的介绍 1656549