Boron Embedded in Metal Iron Matrix as a Novel Anode Material of Excellent Performance

材料科学 阳极 惰性 化学工程 电化学 金属 纳米技术 冶金 电极 有机化学 物理化学 工程类 化学
作者
Wujie Dong,Yantao Zhao,Xin Wang,Xiaotao Yuan,Kejun Bu,Chenlong Dong,Ruiqi Wang,Fuqiang Huang
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:30 (35) 被引量:43
标识
DOI:10.1002/adma.201801409
摘要

Abstract Boron, the most ideal lithium‐ion battery anode material, demonstrates highest theoretical capacity up to 12 395 mA h g −1 when forming Li 5 B. Furthermore, it also exhibits promising features such as light weight, considerable reserves, low cost, and nontoxicity. However, boron‐based materials are not in the hotspot list because Li 5 B may only exist when B is in atomically isolated/dispersed form, while the aggregate material can barely be activated to store/release Li. At this time, an ingenious design is demonstrated to activate the inert B to a high specific capacity anode material by dispersing it in a Fe matrix. The above material can be obtained after an electrochemical activation of the precursors Fe 2 B/Fe and B 2 O 3 /Fe. The latter harvests the admirable capacity, ultrahigh tap density of 2.12 g cm −3 , excellent cycling stability of 3180 mA h cm −3 at 0.1 A g −1 (1500 mA h g −1 ) after 250 cycles, and superlative rate capability of 2650 mA h cm −3 at 0.5 A g −1 , 2544 mA h cm −3 at 1.0 A g −1 , and 1696 mA h cm −3 at 2.0 A g −1 . Highly conductive matrix promoted reversible Li storage of boron‐based materials might open a new gate for advanced anode materials.
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