Последние новости

Предлагаемое мировое соглашение на общую сумму 21,3 млн канадских долларов достигнуто в рамках коллективных исков по поводу электролитических и пленочных конденсаторов.

Отчет о росте рынка виртуальных сетей

Aug 26, 2023

Потоковый конденсатор «Назад в будущее» представлен компанией Factory Entertainment

Aug 25, 2023

Глобальный отчет о рынке передовых шин

Aug 23, 2023

Отчеты об исследованиях рынка кокосового масла охватывают будущие, прошлые и настоящие тенденции

Aug 30, 2023

Иерархически мезопористая коаксиальная оболочка CuO/углеродное нановолокно

Oct 11, 2023

Научные отчеты, том 5, Номер статьи: 9754 (2015) Цитировать эту статью

14 тысяч доступов

66 цитат

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Иерархически мезопористые коаксиальные нанопроволоки CuO/углеродное нановолокно (CuO/CNF) в качестве анодов для литий-ионных батарей были приготовлены путем нанесения Cu2(NO3)(OH)3 на поверхность проводящего и эластичного CNF методом электрофоретического осаждения (EPD). с последующей термической обработкой на воздухе. Оболочка CuO, наполненная наночастицами, растет радиально по направлению к ядру CNF, которое образует иерархически мезопористую трехмерную (3D) коаксиальную структуру оболочка-ядро с большим количеством внутренних пространств в оболочке CuO, сложенной наночастицами. Оболочки CuO с большим количеством внутренних пространств на поверхности УНВ и высокая проводимость 1D УНВ увеличивают главным образом электрохимическую скорость. Эластичный сердечник CNF играет важную роль в сильном подавлении радиального объемного расширения неэластичной оболочкой из CuO, обеспечивая буферный эффект. Нанопровода CuO/CNF обеспечивают начальную емкость 1150 мАч г-1 при 100 мА г-1 и поддерживают высокую обратимую емкость 772 мАч г-1 без явного снижения после 50 циклов.

Электрически активные оксиды переходных металлов (MxOy, M = Ni, Co, Cu, Fe, Mn), такие как CuO, привлекли большое внимание в качестве анодных материалов для замены графита в литий-ионных батареях (LIB) из-за их высокой теоретической обратимой емкости (674 мАч г-1) на основе уникального механизма преобразования (MO + 2Li+ + 2e- = Li2O + M), низкой стоимости материала, химической стабильности, нетоксичности и большого количества1,2,3,4,5,6,7, 8,9,10,11. Однако CuO имеет в основном плохую кинетику и нестабильную емкость во время циклирования, в первую очередь из-за низкой проводимости и распыления из-за большого объемного расширения во время циклирования, что приводит к быстрому снижению емкости8,9,10,11. Чтобы преодолеть эти проблемы, CuO был разработан в различной морфологии, такой как массивы нанопроволок12, наноклетки13, композиты CuO/графен10, композиты CuO/УНТ9, композитные нанопроволоки CuO/углерод14 и другие недавние исследования15,16,17,18,19,20 ,21,22,23. Тем не менее, трудно должным образом контролировать снижение емкости за счет объемного расширения литированного CuO.

Эффективная стратегия повышения производительности анодных материалов во многом зависит от модификации морфологии. Более качественные наноструктурированные композиты приводят к улучшению электрохимических характеристик с хорошей структурной стабильностью, большой площадью поверхности с высокой мезопористостью, хорошим электрическим контактом между электродом и электролитом и повышенной электропроводностью. Электрофоретическое осаждение (ЭПД), используемое в этом исследовании как средство получения превосходных наноструктурированных композитов, представляет собой простой синтетический метод нанесения наночастиц Cu2(NO3)(OH)3 из этанольного раствора Cu(NO3)2 на поверхность УНВ в качестве катода. под приложенным электрическим полем24,25,26. Этот полезный метод является удивительно уникальным и новым, он ранее не применялся для системы CuO/CNF. Под действием приложенного электрического поля заряженные ионы в растворе движутся к противоположно заряженному электроду за счет явления электрофореза. После того как заряженные ионы накапливаются на электроде, они осаждаются в виде собственных структур, контролируя скорость массопереноса. Осажденный электрод кристаллизуется в процессе термообработки. Метод EPD предлагает трехмерные иерархически пористые нанопроволоки CuO/CNF с коаксиальной оболочкой и сердечником. Оболочка CuO с большим количеством внутренних пространств обеспечивает превосходную производительность. Мезопористые структуры с большим количеством внутренних пространств обеспечивают легкий доступ электролита к анодному материалу CuO. Без роли ядра CNF радиальное сжатие литированным CuO во время циклирования приводит к большому объемному расширению. Оксид металла, такой как CuO, имеет неэластичную природу, тогда как CNF демонстрирует упругие характеристики с высоким модулем упругости15,28. Во время езды на велосипеде эластичный сердечник CNF играет важную роль в защите объемного расширения наряду с радиальным сжатием литированной оболочки CuO, создавая амортизирующий эффект. Более того, проводящее ядро CNF с 1D-путем облегчает перенос электронов, что приводит к улучшению переноса заряда.

CuO (39%) > pure CNF (34.5%). The PVDF is generally used in preparing the electrodes of lithium ion batteries. In this work, the poly (acrylic acid) (PAA) is used to offer the facile adhesion between active electrode materials. The PAA as a binder may lead to the slight decrease in coulombic efficiency of CNF, CuO and CuO/CNF owning to high adhesion strength34. The CuO/CNF represents the excellent capability and electrochemical stability at the same time, which represents more than 830 mAh g−1 after the second cycle without an obvious capacity fading except for an initial capacity of 1150 mAh g−1. The specific capacity of CuO/CNF is much higher than the theoretical capacity of 559 mAh g−1 of CuO/CNF. Theoretical capacity of CuO/CNF is calculated as follow: theoretical capacity (TC) of CuO/CNF = TC of CuO × weight% of CuO + TC of graphite × weight% of graphite = 674 × 61.8% + 372 × 38.2% = 559 mAh g−1. The weight% of CuO/CNF obtained from the result of TGA is used in calculating theoretical capacity of CuO/CNF. In addition, the CuO/CNF still show good reversible capacity (400 mAh g−1) after 50 cycles despite high current density (1000mA g−1) as shown in Fig. 9b. The reasons for high capability and excellent retention are as follows. Firstly, the 3D coaxial CuO/CNF connected with CuO shell on the surface of CNF creates the excellent retention without fading for cycling. During cycling, the CuO shell compresses the surface of elastic CNF core toward the radial direction through inelastic flow because the large volume expansion of the lithiated CuO in the shell is mostly in the radial direction27,28. Because the elastic CNF core offers the buffering effect against the inelastic CuO shell, 3D coaxial CuO-CNF shell-core morphology protects the battery failure coming from volume variation by the inelastic CuO shell without the fading of capacity. Secondly, both abundant inner spaces within nanoparticle-stacked CuO shell and a lot of pores between interlayers of nanowires not only offers tremendous channels for the facile electrolyte flow, but also induces excellent contact between the electrolyte and electrode. This porous morphology by 3D coaxial CuO/CNF shell-core nanowires promotes mass transfer and charge transfer in enhancing the electrochemical specific capacity. Thirdly, the CNF core with 1D structure leads to the increased electrical conductivity and mechanical stability to CuO/CNF nanowires. The electrical networking makes electron transfer easier by increasing the electrical conductivity. The mechanical networking toughens the structural stability of nanoparticle-stacked CuO shell on the surface of CNF./p>

Предыдущий: Твердотельные конденсаторы из проводящего полимера и алюминия отличаются высоким пульсирующим током и низкими значениями ESR. Следующий: Роль фосфора как микролегирующего элемента и его влияние на коррозионные характеристики стальной арматуры в бетонной среде.

Отправить запрос

Отправлять