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一种有前景的c/g-C3N4复合负极,用于长寿命钠离子电池

      电动汽车是减少交通部门碳排放的最有希望的方法之一。尽管电动汽车市场正在增长,但锂离子电池(LIBs)的成本是阻碍电动汽车广泛使用的主要障碍之一。为了大幅度降低电池的成本,使其在商业上可行,电池材料应选择低成本、丰富、易于加工和无毒的。对于长寿命电池系统,这些材料应能够在操作过程中以最小的体积变化进行可逆插层。最近报道的碳基负电极显示出良好的可逆钠储存能力和循环性能。然而,它们大多是在800-1400℃的高温下合成的。此外,以倾斜区域为主的高可逆纳容量碳负极的研制仍不理想。层状二维石墨烯类石墨碳氮化物(g-C3N4)纳米片具有可扩展性、成本低、稳定性良好和潜在的高速率能力。g-C3N4的锂存储容量很高。然而,在钠离子电池领域中,g-C3N4表现出电子导电性差、可逆钠储存容量低和不可逆插层反应中循环性不足等特点。 为了获得一种低成本、长寿命的Na+电池,正在开发一种高性能的g-C3N4基电极材料。
       在2019年5月纽约大学G.M.Weng博士等人在《Advanced Materials 》发表了一篇一种有前景的c/g-C3N4复合负极,用于长寿命钠离子电池的文章。实验假设将导电非晶碳与g-C3N4耦合形成复合材料可以降低Na+扩散势垒,可能成为用于高性能Na+电池阳极的一个方法。首先将尿素溶解在70℃无水乙醇中;之后在与热沥青石油醚溶液在砂浆中混合,并用热风枪研磨干燥;将所得尿素沥青前体在600℃的氮气炉中碳化3小时,得到c/g-C3N4。实验过程中分别使用一系列的表征手段和g-C3N4比较,发现发现c/g-C3N4复合材料显示出叠层多层结构。在对复合材料使用半电池/全电池评估电化学性质时,这种复合材料显示出良好的储存Na的能力,与原始的g-C3N4对应物相比,这种复合物的钠存储容量大约提高了两倍。还证明了c/g-C3N4可与有机电极(Na2C6O6)结合,形成具有高库仑效率和稳定循环性。(AMSC  LB Ren编报)

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