Highly Pseudocapacitive Storage Design Principles of Heteroatom‐Doped Graphene Anode in Calcium‐Ion Batteries

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作者
Yong Gao,Zhenglong Li,Pan Wang,Wen‐Gang Cui,Xiaowei Wang,Yaxiong Yang,Fan Gao,Mingchang Zhang,Jiantuo Gan,Chenchen Li,Yanxia Liu,Xinqiang Wang,Fulai Qi,Jing Zhang,Xiao Han,Wubin Du,Hongge Pan,Zhenhai Xia
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:33 (50) 被引量:10
标识
DOI:10.1002/adfm.202305610
摘要

Abstract Pseudocapacitive storage of multivalent ions, especially Ca 2+ , in heteroatom‐doped carbon nanomaterials is promising to achieve both high energy and power densities, but there is the lack of pseudocapacitive theories that enable rational design of the materials for calcium‐ion batteries. Herein, the general design principles are established for the anode materials of the batteries via density functional theory calculations and experimental verifications of a series of heteroatom‐doped graphene as an efficient pseudocapacitive anode. A novel descriptor Φ is proposed to correlate the intrinsic properties of dopants with the pseudocapacitive storage properties of the carbon‐based anode. The design principle and descriptor have the predictive ability to screen out the best dual‐doped graphene anode with 10 times higher Ca 2+ storage capability than that of sole‐doped one, and exceed the current best Ca 2+ storage anode materials.

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