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科研进展

金沙总站6165.com(www.6165.com)在电化学能源存储与转换领域取得重要进展

时间:2019-05-21  来源:医工所 付比 文本大小:【 |  | 】  【打印

  近日,金沙总站6165.com纳米调控与生物力学研究中心付比助理研究员(第一作者)及湘潭大学客座学生苏永、余俊熹等在电化学知名期刊Electrochimica ActaIF 5.12)上发表重要研究进展。这篇题为Single crystalline nanorods of Na0.44MnO2 enhanced by reduced graphene oxides as a high rate and high capacity cathode material for sodium-ion batteries Electrochimica Acta 303125-132, 2019的论文,阐述了还原氧化石墨烯提升并影响Na0.44MnO2钠离子扩散速率的微观机理,并采用导电原子力显微技术(conductive-atomic force microscopy, c-AFM)在纳米尺度定量测量钠离子电池电极材料的导电性。

  电化学能源存储在可充放电电子设备具有广泛应用,锂离子电池具有高能量密度、轻质量、小体积和寿命长等特点,已成为当前的主流技术。钠与锂元素属于同族碱金属元素,具有相似的物理化学性能,用金属钠代替金属锂,研发摇椅式钠离子电池已成为降低电化学储能系统成本的重要方法。Na0.44MnO2具有S型离子扩散通道,能够缓冲质量和体积相对较大的钠离子嵌入/脱出电极材料产生的应变,然而其电导率较低,抑制了钠离子扩散速率。

  团队制备了Na0.44MnO2/rGO复合纳米电极材料,并采用c-AFM定量测量了其纳米尺度电流-电压曲线,研究表明:加入少量还原氧化石墨烯,复合电极材料的电阻降低了一个数量级。电化学循环和倍率性能测试结果表明:Na0.44MnO2/rGO复合纳米电极材料在0.2C电流密度下循环200次后保持比容量为124mAh/g,在15C电流密度下可逆循环比容量为70.8mAh/g,与纯Na0.44MnO2纳米棒相比其电化学性能有显著提高。阻抗谱分析表明:引入rGO能够有效减小Na0.44MnO2/rGO复合纳米电极Warburg系数,增大钠离子扩散系数,进而提升电化学储能。

  该研究揭示了纳米尺度调控与测量钠离子电池电极材料物性,影响并提升电化学储能的微观机制。 该项研究得到科技部国家重点研发计划纳米专项(2016YFA0201001),国家自然金沙总站6165.com(www.6165.com)基金项目(11472236,11802318),深圳市科技计划项目(JCYJ20170818155200084),广东省珠江人才计划(2017GC010051)等项目资助。

  论文链接

   

  1. Na0.44MnO2/rGO微观结构及采用c-AFM测量电极材料IV曲线