Breaking the limitation of sodium-ion storage for nanostructured carbon anode by engineering desolvation barrier with neat electrolytes

电解质 材料科学 阳极 电化学 化学工程 电极 无机化学 物理化学 化学 工程类
作者
Yichao Zhen,Rongjian Sa,Kaiqiang Zhou,Lingyi Ding,Yang Chen,Sanjay Mathur,Zhensheng Hong
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier BV]
卷期号:74: 104895-104895 被引量:70
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2020.104895
摘要

In the past, most of the studies monotonously focused on developing electrode materials for sodium ion batteries (SIBs), while the compatibility effects and mechanism of electrolytes with material microstructures on the sodiation behavior are barely involved. Here, we demonstrate the sodium-ion storage behavior of carbon anode in neat ether electrolytes with outstanding ion diffusion kinetics at electrode surface that breaks its innate limitation. Porous nanocarbon with small interlayer spacing but very high surface area exhibits a record high ICE over 91.1% and exceptional rate capability for Na-ion storage in ether-based electrolytes. This is due to the remarkably reduced Na+ desolvation barrier in ether electrolytes (~94.6 meV) that is less than one-third of that in ester electrolytes (~307.8 meV). The strong interaction of Na-ions with ester electrolytes and their decomposition on electrode surface can be suppressed by adopting ether solvents owing to lower Gibbs free energies of solvation and Na+ desolvation energy as revealed by DFT calculations. For electrode materials working with ether electrolytes, a large surface area is critical for better electrochemical performance. This study provides a reliable regulation parameter for tailoring electrolytes with materials that offers promising potential for nanostructured materials toward high-rate rechargeable devices.

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
pyl完成签到,获得积分20
刚刚
JamesPei应助小夭采纳,获得10
刚刚
shyunk发布了新的文献求助10
1秒前
木子完成签到 ,获得积分10
1秒前
Luna驳回了所所应助
1秒前
L610完成签到,获得积分20
2秒前
爱桃子完成签到,获得积分10
2秒前
务实的以松完成签到,获得积分10
2秒前
科研通AI6.2应助樊珩采纳,获得20
2秒前
2秒前
淮海路小佩奇完成签到,获得积分10
4秒前
FashionBoy应助爱吃糖采纳,获得10
4秒前
Akim应助Momo采纳,获得10
4秒前
Cecilia发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
李健应助魅影采纳,获得10
5秒前
不安的夜柳完成签到 ,获得积分10
7秒前
Cdragon完成签到,获得积分10
9秒前
耶耶耶发布了新的文献求助10
10秒前
HHZ关闭了HHZ文献求助
10秒前
田田完成签到 ,获得积分10
11秒前
科研通AI6.2应助樊珩采纳,获得20
11秒前
沐沐完成签到 ,获得积分10
11秒前
异乡人发布了新的文献求助10
11秒前
无花果应助ou采纳,获得10
11秒前
科研通AI6.1应助Wdw2236采纳,获得10
12秒前
小智完成签到 ,获得积分10
12秒前
小机灵鬼完成签到,获得积分20
13秒前
思源应助chy采纳,获得10
13秒前
杨科完成签到,获得积分10
13秒前
科研通AI6.2应助右心房采纳,获得20
13秒前
14秒前
hjy1736364370发布了新的文献求助50
14秒前
陈蒙医生发布了新的文献求助10
14秒前
15秒前
15秒前
16秒前
快乐冷风完成签到,获得积分10
17秒前
科目三应助sy采纳,获得10
17秒前
wjm发布了新的文献求助10
19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
Developing Genetic Editing Tools for Lysobacter 2000
卤化钙钛矿人工突触的研究 2000
Моделирование процессов самоорганизации в кристаллообразующих системах 1000
History of U.S. Space Surveillance and Satellite Cataloging 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
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 6518464
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8311181
关于积分的说明 17768489
捐赠科研通 5620346
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2926313
邀请新用户注册赠送积分活动 1903127
关于科研通互助平台的介绍 1763995