Optimization of Von Mises Stress Distribution in Mesoporous α‐Fe2O3/C Hollow Bowls Synergistically Boosts Gravimetric/Volumetric Capacity and High‐Rate Stability in Alkali‐Ion Batteries

材料科学 介孔材料 阳极 重量分析 扩散 碱金属 化学工程 电导率 锂(药物) 复合材料 电极 离子 热力学 催化作用 有机化学 物理 工程类 内分泌学 物理化学 化学 医学
作者
Mingli Qin,Zili Zhang,Yongzhi Zhao,Luan Liu,Baorui Jia,Kun Han,Haoyang Wu,Ye Liu,Lijun Wang,Xin Min,Kai Xi,Cheng‐Yen Lao,Wei Wang,Xuanhui Qu,R. Vasant Kumar
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:29 (34) 被引量:76
标识
DOI:10.1002/adfm.201902822
摘要

Abstract Hollow structures are often used to relieve the intrinsic strain on metal oxide electrodes in alkali‐ion batteries. Nevertheless, one common drawback is that the large interior space leads to low volumetric energy density and inferior electric conductivity. Here, the von Mises stress distribution on a mesoporous hollow bowl (HB) is simulated via the finite element method, and the vital role of the porous HB structure on strain‐relaxation behavior is confirmed. Then, N‐doped‐C coated mesoporous α‐Fe 2 O 3 HBs are designed and synthesized using a multistep soft/hard‐templating strategy. The material has several advantages: (i) there is space to accommodate strains without sacrificing volumetric energy density, unlike with hollow spheres; (ii) the mesoporous hollow structure shortens ion diffusion lengths and allows for high‐rate induced lithiation reactivation; and (iii) the N‐doped carbon nanolayer can enhance conductivity. As an anode in lithium‐ion batteries, the material exhibits a very high reversible capacity of 1452 mAh g −1 at 0.1 A g −1 , excellent cycling stability of 1600 cycles (964 mAh g −1 at 2 A g −1 ), and outstanding rate performance (609 mAh g −1 at 8 A g −1 ). Notably, the volumetric specific capacity of composite electrode is 42% greater than that of hollow spheres. When used in potassium‐ion batteries, the material also shows high capacity and cycle stability.
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
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
wanci应助gaos采纳,获得10
刚刚
顾矜应助四火采纳,获得10
刚刚
人福药业发布了新的文献求助30
刚刚
liuguohua126发布了新的文献求助10
1秒前
分子遗传小菜鸟完成签到,获得积分10
1秒前
洛尚发布了新的文献求助10
1秒前
英俊的铭应助咳咳采纳,获得10
2秒前
科研通AI2S应助嗯呢采纳,获得10
2秒前
姆姆发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
3秒前
4秒前
11发布了新的文献求助10
5秒前
大个应助limof采纳,获得10
5秒前
6秒前
竹筏过海应助chen采纳,获得50
7秒前
7秒前
schoolboy发布了新的文献求助10
7秒前
完美世界应助洛尚采纳,获得10
7秒前
苹果萧发布了新的文献求助10
8秒前
钟是一梦发布了新的文献求助10
9秒前
Lucas应助Light采纳,获得10
10秒前
10秒前
10秒前
李健的粉丝团团长应助Ll采纳,获得10
10秒前
10秒前
JQKing完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
zs完成签到 ,获得积分10
11秒前
11秒前
11完成签到,获得积分20
11秒前
一定会更好的完成签到,获得积分10
12秒前
Pangsj发布了新的文献求助10
12秒前
姆姆完成签到,获得积分10
12秒前
领导范儿应助落晨采纳,获得10
12秒前
13秒前
善良的安卉完成签到,获得积分10
13秒前
淡定吃吃发布了新的文献求助10
14秒前
yyf关闭了yyf文献求助
14秒前
15秒前
高分求助中
Continuum Thermodynamics and Material Modelling 3000
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 2700
Social media impact on athlete mental health: #RealityCheck 1020
Ensartinib (Ensacove) for Non-Small Cell Lung Cancer 1000
Unseen Mendieta: The Unpublished Works of Ana Mendieta 1000
Bacterial collagenases and their clinical applications 800
El viaje de una vida: Memorias de María Lecea 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 量子力学 光电子学 冶金
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3527521
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3107606
关于积分的说明 9286171
捐赠科研通 2805329
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1539901
邀请新用户注册赠送积分活动 716827
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 709740