Encapsulating V2O3 Nanoparticles in Carbon Nanofibers with Internal Void Spaces for a Self-Supported Anode Material in Superior Lithium-Ion Capacitors

阳极 材料科学 阴极 纳米颗粒 碳纳米纤维 纳米纤维 化学工程 空隙(复合材料) 功率密度 纳米技术 复合材料 电极 化学 碳纳米管 热力学 物理化学 工程类 功率(物理) 物理
作者
Nizao Kong,Mengzhen Jia,Cheng Yang,Jinle Lan,Yunhua Yu,Xiaoping Yang
出处
期刊:ACS Sustainable Chemistry & Engineering [American Chemical Society]
卷期号:7 (24): 19483-19495 被引量:44
标识
DOI:10.1021/acssuschemeng.9b04419
摘要

A lithium-ion capacitor (LIC) consisting of a lithium-ion battery (LIB)-type anode and a supercapacitor (SC)-type cathode gains wide attention on account of the integration with the merits of high-energy LIB and high-power SC. However, LIC usually shows low energy/power density at high charge/discharge rate due to the sluggish charge/discharge kinetics of the LIB-type anode. Herein, to address this issue, we develop a self-supported anode material for LIC (V2O3@CNFs) with good charge transfer kinetics by encapsulating V2O3 nanoparticles in carbon nanofibers with internal void spaces. The V2O3 nanoparticles not only provide abundant Li+-storage sites but also shorten routes for Li+ diffusion and electron transport, which both improve the charge transfer kinetics. Besides, the 3D conductive carbon nanofiber network serves as a mechanical support for V2O3 nanoparticles and provides the reserved internal void spaces to buffer the volumetric expansion and subsequent aggregation during the charge–discharge process of V2O3. Consequently, the optimal V2O3@CNF anode delivers a high capacity (569.1 mA h g–1 at 0.1 A g–1), surprising rate capability (238.5 mA h g–1 at 10.0 A g–1) and long-term cyclic steadiness (91.0% retention after 1000 cycles at 1.0 A g–1) in half-cell tests. Furthermore, the LICs assembled with activated carbon cathode and V2O3@CNF anode exhibit a high energy density (97.6 W h kg–1), a high power density (12.1 kW kg–1 with 20.2 W h kg–1 retained), and impressive cyclic steadiness (73% retention after 5000 cycles at 1.0 A g–1) in a broad working voltage (0.005–4.0 V).

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
想人陪的万言完成签到,获得积分10
1秒前
祁灵枫完成签到,获得积分10
1秒前
典雅浩轩完成签到,获得积分10
1秒前
David完成签到 ,获得积分10
2秒前
浅浅完成签到,获得积分10
2秒前
mycn完成签到,获得积分10
2秒前
6秒前
Sept6完成签到 ,获得积分10
7秒前
花花子完成签到 ,获得积分10
8秒前
Aria完成签到,获得积分10
8秒前
忐忑的中心完成签到,获得积分10
8秒前
fomo完成签到,获得积分10
9秒前
紧张的幻桃完成签到,获得积分10
9秒前
帅气的藏鸟完成签到,获得积分10
9秒前
饿哭了塞完成签到 ,获得积分10
10秒前
科研小废物应助xiaobai123456采纳,获得10
10秒前
kaiqiang完成签到,获得积分0
10秒前
大力的夜玉完成签到 ,获得积分10
11秒前
嬛嬛完成签到,获得积分10
11秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
12秒前
无语的孤丹完成签到,获得积分10
12秒前
蕉鲁诺蕉巴纳完成签到,获得积分0
12秒前
糊涂的涂涂完成签到,获得积分10
13秒前
丨墨月丨完成签到,获得积分0
13秒前
小东东完成签到 ,获得积分10
15秒前
IFYK完成签到 ,获得积分10
15秒前
sa0022完成签到,获得积分10
15秒前
楚寅完成签到 ,获得积分10
15秒前
雨旸时若完成签到,获得积分10
15秒前
chenkj完成签到,获得积分10
16秒前
ikun完成签到,获得积分10
16秒前
EricSai完成签到,获得积分0
16秒前
ding7862完成签到,获得积分10
16秒前
八八九九九1完成签到,获得积分10
17秒前
发发旦旦完成签到,获得积分10
19秒前
哼哼啊嗯哼啊完成签到 ,获得积分10
21秒前
22秒前
研友_LX665Z发布了新的文献求助10
22秒前
七安完成签到 ,获得积分10
22秒前
tangli完成签到 ,获得积分10
22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
Aerospace Standards Index - 2026 ASIN2026 3000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Discrete-Time Signals and Systems 610
Research Methods for Business: A Skill Building Approach, 9th Edition 500
Social Work and Social Welfare: An Invitation(7th Edition) 410
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6051406
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7860047
关于积分的说明 16267875
捐赠科研通 5196415
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2780623
邀请新用户注册赠送积分活动 1763572
关于科研通互助平台的介绍 1645613