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2D纳米流体通道改善了电化学储能

2017-12-28 来源:互联网

    美国和中国的研究人员已经开发出基于氧化钴的二维纳米结构,这是一种具有层间特殊设计的纳米流体通道,其允许锂离子快速有效地传播。新的结构可能用于制造高功率锂电池。
    研究人员用各种阴离子基团(OH-,NO3-和CO32-)将堆叠的超薄Co3O4纳米层表面官能化,并且用聚乙烯吡咯烷酮将这些层分开。存在于该堆叠结构中的2D纳米流体通道提供了可以储存锂的额外位置,锂离子可以通过该位置快速传播。它们还具有充足的缓冲空间以适应锂电池循环(锂化/脱锂)期间发生的自然体积变化。最后,表面官能团还有助于最小化超薄的Co3O4纳米层的重新堆积,并缩短锂离子的扩散距离。
    研究人员将他们的材料作为阳极进行了测试,结果发现它在0.2和1 A g-1的电流速率下分别具有1230和1011 mAh g-1的高比容量,此外还有优异的倍率性能和在5 A g-1电流速率下超过500次的循环能力。
同时通过调整该材料的结构,还能使电池的性能获得进一步的提升,例如:调整层间距,可以进一步提高材料的储能性能。
    研究人员还在设计的二维纳米流体通道中观察到了增强和选择性的离子,其传输可能有利于许多能量相关的应用,在这些应用中快速离子的传输动力学是必不可少的。

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