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復(fù)旦大學(xué)余學(xué)斌課題組--低溫化學(xué)合成石墨烯上的介孔鋁納米顆粒用于高性能鋰離子電池
      在低溫下可控地合成Al納米結(jié)構(gòu)仍然是將其應(yīng)用擴(kuò)展到新興領(lǐng)域(例如儲(chǔ)能)的巨大挑戰(zhàn)。本文中,我們報(bào)道了在低至190℃的溫度下使用無(wú)毒的Mg納米顆粒(NPs)和熔融的AlCl3在石墨烯上綠色可控的化學(xué)合成無(wú)孔Al納米顆粒(mp-Al@G)的方法。此外,副產(chǎn)物(MgCl2)的去除導(dǎo)致Al NPs內(nèi)部形成中孔,這些中孔均勻分布在石墨烯上。當(dāng)用作鋰離子電池的負(fù)極材料時(shí),該復(fù)合材料具有高可逆容量和長(zhǎng)循環(huán)壽命。當(dāng)與LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2陰極耦合時(shí),全電池能以1C的速率提供455 Wh/kg的能量密度,這證明了其在高能鋰離子電池中的潛在應(yīng)用。這些發(fā)現(xiàn)將引發(fā)更多關(guān)于將Al開(kāi)發(fā)為高性能儲(chǔ)能材料的研究。
 
Figure 1. (a)mpAl@G的化學(xué)合成示意圖;(b)Mg@G的SEM、TEM和HRTEM圖像;mp-Al@G的(c)SEM、(d)代表性掃描TEM(STEM)圖像和相應(yīng)的元素映射、以及(e)TEM圖像,插圖顯示更高的放大倍率。

 
Figure 2. mp-Al@G、BM Al–G和參比Al NPs的電化學(xué)性質(zhì):(a)mp-Al@G的循環(huán)伏安圖;(b)前兩個(gè)放電-充電曲線為0.2 A/g,插圖顯示了BM Al-G和Al NPs在電壓平穩(wěn)之前的驟降;(c)0.2 A/g時(shí)的循環(huán)性能和庫(kù)倫效率;(d)倍率性能;(e)2 A/g時(shí)的循環(huán)性能和庫(kù)侖效率。
 

Figure 3. (a)mp-Al@G電極可逆鋰存儲(chǔ)過(guò)程的示意圖;各種狀態(tài)下mp-Al@G電極的SEM圖像和相應(yīng)的元素映射:(b1和b2)初始狀態(tài),(c1和c2)在0.2 A/g下100次循環(huán)后和(d1和d2)在0.5 A/g下100次循環(huán)后。

 
Figure 4. (a)使用LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2作為陰極的全電池中mp-Al@G電極的示意圖;(b)LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2在0.2C半電池中的電壓曲線;(c)mpAl@G//NCM在0.2C時(shí)的電壓曲線;(d)由三個(gè)mpAl@G//NCM滿電池點(diǎn)亮的29個(gè)紅色LED的數(shù)字圖像;(e)評(píng)估全電池的性能;(f)mp-Al@G//NCM的高循環(huán)性能。
 
       相關(guān)研究成果于2019年由復(fù)旦大學(xué)余學(xué)斌課題組,發(fā)表在J. Mater. Chem. A(DOI: 10.1039/c9ta02444a)上。原文:Low-temperature electroless synthesis of mesoporous aluminum nanoparticles on graphene for high-performance lithium-ion batteries。
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