氟和氮雙摻雜多孔碳納米片致密緊湊電極結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)大體積能量存儲(chǔ)

一種熔融鹽熱解法使用富含氟和氮的有機(jī)化合物作為原料制備氟和氮雙摻雜的碳納米片

成果簡(jiǎn)介

在緊湊型儲(chǔ)能器中開發(fā)高容量性能的電極材料是一項(xiàng)極具吸引力但又極具挑戰(zhàn)性的課題。然而，目前最先進(jìn)的緊湊型碳電極受制于離子轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)緩慢、容量性能不理想的電極基體。本文，東華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院劉天西教授課題組在《ACS Appl. Energy Mater》期刊發(fā)表名為“Fluorine and Nitrogen Dual-Doped Porous Carbon Nanosheet-Enabled Compact Electrode Structure for High Volumetric Energy Storage”的論文，研究提出一種熔融鹽熱解法制備氟和氮雙摻雜的多孔碳納米片（F / N-CNS）。

在熔融鹽熱解過程中，富含氮和氟的前體被轉(zhuǎn)換為具有平面微孔和量身定制的氟/氮雙重?fù)诫s的獨(dú)特二維碳納米結(jié)構(gòu)。F / N-CNS制成的厚而緊湊的電極表現(xiàn)出約1gcm–3的高堆積密度，快速的離子轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)，并大大提高了贗電容特性。結(jié)果，在兩個(gè)電極配置中的F / N-CNS電極在255 Fcm–3（1Ag–1）的情況下表現(xiàn)出較高的體積電容，在18.8 W h L –1的情況下具有較高的體積能量密度。水性電解液，在20 000次循環(huán)中具有出色的循環(huán)穩(wěn)定性，幾乎沒有電容損耗。這些特征表明，開發(fā)的F / N-CNS是下一代緊湊型儲(chǔ)能設(shè)備中高容量性能電極材料的有希望的候選者。

圖文導(dǎo)讀?

總之，提出了熔融鹽熱解法制備具有可調(diào)的F和N雙摻雜的F / N-CNS-2。如此獲得的F / N-CNS-2不僅由于石墨碳內(nèi)獨(dú)特的面內(nèi)孔而實(shí)現(xiàn)了快速的離子傳輸，而且由于F，N雙重?fù)诫s的活性位而提供了額外的贗電容特性。因此，這種溫和而有限的熔融鹽熱解策略為制備二維雙摻雜碳材料提供了綠色的大規(guī)模方法，該材料具有較高的碳化率和高水平的異質(zhì)元素?fù)诫s，以實(shí)現(xiàn)緊湊的電容式能量存儲(chǔ)