氮掺杂空心碳纤维用作高性能钾离子电池自支撑负极材料

• 作者: 陈素华 奉艳红 王珏 张二晋 于馨智 鲁兵安
• 来源期刊: 中国科学:材料科学(英文版)
• 学科: 工学
• 关键词: 负极材料 倍率性能 氮掺杂 钾离子 电化学性能 电流密度 自支撑 扩散距离
• 年，卷（期）: 2021,（3）
• 页码范围: 547-556
• 页数: 10页
• 分类号: TM9

摘要

本文报道了一种具有多级结构(氮掺杂团簇复合中空碳纤维)、高可逆容量的钾离子电池负极材料(NHCF@NCC).该电极材料以多孔氮掺杂中空碳纤维为骨架,具有大比表面积,可有效地缩短钾离子的扩散距离,增加电极材料与电解质的接触界面.另外,附着在中空碳纤维上的不规则的氮掺杂团簇可以提供更多的反应活性位点.由于碳纤维高的纵横比,NHCF@NCC可形成三维连通导电网络的自支撑结构.以NHCF@NCC为自支撑无衬底负极的钾离子电池表现出优异的电化学性能,100 mA g^-1电流密度下可逆容量可达310 mA hg^-1,1000次循环后容量无明显衰减.当电流密度增加到2000 mA g^-1,该自支撑电极仍具有153 mA h g^-1的可逆容量,显示了优异的倍率性能.