High areal capacity battery electrodes enabled by segregated nanotube networks

材料科学 阳极 电极 制作 复合数 碳纳米管 阴极 电池(电) 锂(药物) 储能 纳米技术 光电子学 石墨 复合材料 电气工程 化学 物理 内分泌学 病理 物理化学 功率(物理) 工程类 替代医学 医学 量子力学
作者
Sang‐Hoon Park,Paul J. King,Ruiyuan Tian,Conor S. Boland,João Coelho,Chuanfang Zhang,Patrick McBean,Niall McEvoy,Matthias P. Kremer,Dermot Daly,Jonathan N. Coleman,Valeria Nicolosi
出处
期刊:Nature Energy [Nature Portfolio]
卷期号:4 (7): 560-567 被引量:411
标识
DOI:10.1038/s41560-019-0398-y
摘要

Increasing the energy storage capability of lithium-ion batteries necessitates maximization of their areal capacity. This requires thick electrodes performing at near-theoretical specific capacity. However, achievable electrode thicknesses are restricted by mechanical instabilities, with high-thickness performance limited by the attainable electrode conductivity. Here we show that forming a segregated network composite of carbon nanotubes with a range of lithium storage materials (for example, silicon, graphite and metal oxide particles) suppresses mechanical instabilities by toughening the composite, allowing the fabrication of high-performance electrodes with thicknesses of up to 800 μm. Such composite electrodes display conductivities up to 1 × 104 S m−1 and low charge-transfer resistances, allowing fast charge-delivery and enabling near-theoretical specific capacities, even for thick electrodes. The combination of high thickness and specific capacity leads to areal capacities of up to 45 and 30 mAh cm−2 for anodes and cathodes, respectively. Combining optimized composite anodes and cathodes yields full cells with state-of-the-art areal capacities (29 mAh cm−2) and specific/volumetric energies (480 Wh kg−1 and 1,600 Wh l−1). While thicker battery electrodes are in high demand to maximize energy density, mechanical instability is a major hurdle in their fabrication. Here the authors report that segregated carbon nanotube networks enable thick, high-capacity electrodes for a range of materials including Si and NMC.
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
共享精神应助阴暗的爬行采纳,获得10
刚刚
哒哒完成签到,获得积分10
刚刚
banban发布了新的文献求助10
刚刚
wzh完成签到 ,获得积分10
1秒前
一名小R发布了新的文献求助50
1秒前
打打应助温暖半雪采纳,获得10
3秒前
zy完成签到,获得积分20
4秒前
Joshua发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
甜蜜冰蓝完成签到,获得积分10
5秒前
浮游应助236采纳,获得10
5秒前
科研通AI5应助风趣霆采纳,获得10
6秒前
彭于晏应助tian采纳,获得10
6秒前
7秒前
8秒前
8秒前
烟花应助魔幻若血采纳,获得10
8秒前
晗晗完成签到 ,获得积分10
9秒前
李健应助MOOTEA采纳,获得10
9秒前
我是老大应助zmjmj采纳,获得10
10秒前
10秒前
ghtsmile发布了新的文献求助10
11秒前
落寞酸奶完成签到,获得积分10
11秒前
zero00z发布了新的文献求助10
12秒前
will214完成签到,获得积分20
12秒前
13秒前
14秒前
aaaaa发布了新的文献求助10
14秒前
安陌煜完成签到,获得积分10
14秒前
发发发完成签到,获得积分10
15秒前
研友_VZG7GZ应助jerry采纳,获得10
15秒前
量子星尘发布了新的文献求助150
15秒前
无语的麦片完成签到,获得积分10
16秒前
Jasper应助欢喜的毛豆采纳,获得10
16秒前
17秒前
宋向荣发布了新的文献求助10
18秒前
科研小狗完成签到,获得积分10
19秒前
宁无剑完成签到 ,获得积分10
19秒前
yyuu发布了新的文献求助10
19秒前
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
Target genes for RNAi in pest control: A comprehensive overview 600
The Social Work Ethics Casebook(2nd,Frederic G. R) 600
HEAT TRANSFER EQUIPMENT DESIGN Advanced Study Institute Book 500
Pipeline and riser loss of containment 2001 - 2020 (PARLOC 2020) 500
Master Curve-Auswertungen und Untersuchung des Größeneffekts für C(T)-Proben - aktuelle Erkenntnisse zur Untersuchung des Master Curve Konzepts für ferritisches Gusseisen mit Kugelgraphit bei dynamischer Beanspruchung (Projekt MCGUSS) 500
Design and Development of A CMOS Integrated Multimodal Sensor System with Carbon Nano-electrodes for Biosensor Applications 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 内科学 生物化学 物理 计算机科学 纳米技术 遗传学 基因 复合材料 化学工程 物理化学 病理 催化作用 免疫学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5109272
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4318042
关于积分的说明 13453386
捐赠科研通 4147922
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2272930
邀请新用户注册赠送积分活动 1275085
关于科研通互助平台的介绍 1213282