NML高被引文章 | 锂/钠/钾离子电池

本次推文精选了五篇入选ESI高被引,锂/钠/钾离子电池相关的NML文章。分别来自湖南大学陈小华课题组、暨南大学李宏岩研究小组、中南大学梁叔全教授和周江教授团队与吉首大学吴贤文教授等、澳大利亚昆士兰科技大学孙子其教授与吉林大学韩炜教授等、中南大学化学化工学院纪效波教授与邹国强副教授。欢迎大家阅读关注。

高被引文章: 指近10年内发表的SCI论文且被引次数排在相应学科领域全球前1%以内。

高被引文章·1

Enhanced Potassium-ion Storage of the 3D Carbon Superstructure by Manipulating the N Species and Morphology

Yanhua Li, Kui Xiao, Cong Huang, Jin Wang, Ming Gao, Aiping Hu, Qunli Tang, Binbin Fan, Yali Xu, Xiaohua Chen*

Nano‑Micro Lett. (2021)13:1

https://doi.org/10.1007/s40820-020-00525-y

中文题目:“双管齐下”构建高效储钾碳负极材料

文章简介:
湖南大学陈小华课题组采用成盐法预先制备了计量单位的单体盐,通过简便的一步分散聚合法制备了一系列的自组装聚酰亚胺微球。进一步对碳化后的产品表征分析发现,聚酰亚胺自组装结构的形貌变化会影响相应碳材料的缺陷度、氮总含量和活性氮含量。将这类材料进行储钾性能分析发现,高度互连的多级孔结构和富活性氮的组合策略,有效的增强了聚酰亚胺衍生碳材料的储钾能力。

本文亮点:

1. 构建了三维互连的多级结构与高吡啶氮、吡咯氮含量的碳微球,有效增强了钾离子存储能力。

2. 调控聚合条件可实现聚酰亚胺组装结构及其衍生碳材料的氮含量和氮构型的调控。DFT模拟显示增加碳材料中缺陷以及暴露的边缘碳更有利于吡啶氮和吡咯氮的形成。

高被引文章·2

Advanced Anode Materials of Potassium Ion Batteries: from Zero Dimension to Three Dimensions
Jiefeng Zheng, Yuanji Wu, Yingjuan Sun, Jianhua Rong, Hongyan Li*, Li Niu
Nano‑Micro Lett.(2021)13:12
https://doi.org/10.1007/s40820-020-00541-y

中文题目:钾离子电池多维度负极材料的构筑和性能

文章简介:
暨南大学化学与材料学院李宏岩研究小组基于最新报道的钾离子电池负极材料,主要包括碳材料,金属基硫属化物和金属基氧化物以及合金材料,从材料维度出发,将其分为0D纳米材料、1D纳米材料、2D纳米材料和3D纳米材料;进而,总结了不同维度的负极材料的优缺点和优化策略;概述了钾离子电池中不同维度的负极材料与其相应的电化学性能之间的关系;此外,针对目前钾离子电池存在的不足提出了一些解决策略。
本文亮点:
1. 介绍了最新的钾离子电池负极材料并归类为零维(0D)、一维(1D)、二维(2D)和三维(3D),主要包括碳材料,金属基硫属化物和金属基氧化物以及合金材料。

2. 总结了不同维度的负极材料的优缺点和优化策略。

3. 概述了不同维度的负极材料与其相应的电化学性能之间的关系并提出一些解决策略以应对钾离子电池目前存在的不足。

高被引文章·3

Highly Dispersed Cobalt Nanoparticles Embedded in Nitrogen‑Doped Graphitized Carbon for Fast and Durable Potassium Storage
Xiaodong Shi, Zhenming Xu, Cheng Han, Runze Shi, Xianwen Wu*, Bingan Lu, Jiang Zhou*, Shuquan Liang
Nano-Micro Lett. (2021)13:21 
https://doi.org/10.1007/s40820-020-00534-x

中文题目:超快可逆储钾负极高分散钴@氮掺杂石墨化碳复合材料

文章简介:

中南大学材料科学与工程学院梁叔全教授和周江教授团队联合吉首大学吴贤文教授等人首先通过液相共沉淀法合成了普鲁士蓝类似物前驱体,然后通过简便高效的高温碳化工艺,将前驱体中所含的Co²⁺还原成Co单质,所含的CN-转化为氮掺杂石墨化碳,最终得到了具有核壳结构的钴纳米颗粒-氮掺杂石墨化碳复合材料(Co-NC)。研究结果表明,复合材料中钴纳米颗粒和含氮基团(包括Co-N键)的存在,能够有效促进石墨化碳对钾离子的吸附,降低钾离子的扩散能垒,赋予了Co-NC良好的扩散动力学和电容吸附行为。作为钾离子电池负极,Co-NC电极具有较高的储钾容量(在50 mA/g电流密度下,可逆容量为305 mAh/g)和良好的长循环稳定性(在500 mA/g电流密度下循环1000圈之后,可逆容量为115.7 mAh/g)。

本文亮点:

1. 以普鲁士蓝类似物为前驱体,通过高温碳化工艺得到了具有核壳结构的钴纳米颗粒-氮掺杂石墨化碳复合材料。

2. 该复合材料中钴纳米颗粒和含氮基团(包括Co-N键)的存在,不仅有效促进了石墨化碳对钾离子的吸附,而且降低了钾离子的扩散能垒。

3. 良好的扩散动力学和电容吸附行为协同提高了复合材料的储钾性能。

高被引文章·4

Strongly Coupled 2D Transition Metal Chalcogenide-MXene-Carbonaceous Nanoribbon Heterostructures with Ultrafast Ion Transport for Boosting Sodium/Potassium Ions Storage
Junming Cao, Junzhi Li, Dongdong Li, Zeyu Yuan, Yuming Zhang, Valerii Shulga, Ziqi Sun*, Wei Han*
Nano-Micro Letters (2021)13: 113  
https://doi.org/10.1007/s40820-021-00623-5

中文题目:”Janus”界面组装提升三元MXene基复合电极钠/钾存储速率

文章简介:

澳大利亚昆士兰科技大学孙子其教授与吉林大学韩炜教授等在本文中提出了一种新型的2D强耦合三元异质结构,利用”Janus”界面组装技术,将过渡金属硒化物(MSe, M=Cu, Ni和Co),MXene纳米片和真菌衍生富含氮碳质纳米带(CNRibs)进行协同组装,以解决MXene基负极在钠/钾离子电池中出现重堆叠、相对较低的容量及其快速衰减等问题。

这种三元异质结构具有一些独特的结构特征:(1)内部高导电富含碳纳米带导电基质;(2)垂直排列的MXene纳米片的均匀分布形成开放多孔的表面/界面结构;(3)稳定沉积的过渡金属硒化物具有大量的表面活性位点与额外的离子储存界面。这些结构优势使复合材料实现了大尺寸碱金属离子的超快界面传输、卓越的倍率性能与超高的长期循环稳定性。

本文亮点:

1. 首次提出了独特的二维MXene纳米片的”Janus”界面组装策略。

2. 实现了由高容量过渡金属硫属化物、高导电性2D MXene和富含N的真菌碳质基质组成的三元异质结构,用于更大半径的Na/K离子存储。

3. 验证了基于强耦合二维三元异质结构的高度可接近的表面和界面为具有低能垒的Na和K离子提供了极好的表面赝电容存储。

高被引文章·5

Insights into Enhanced Capacitive Behavior of Carbon Cathode for Lithium Ion Capacitors: The Coupling of Pore Size and Graphitization Engineering
Kangyu Zou, Peng Cai, Baowei Wang, Cheng Liu, Jiayang Li, Tianyun Qiu, Guoqiang Zou*, Hongshuai Hou, Xiaobo Ji
Nano‑Micro Lett.(2020) 12:121
https://doi.org/10.1007/s40820-020-00458-6

中文题目:锂离子电容器:提升正极碳材料储能特性的深入研究

文章简介:

由于缺少定向调控碳材料结构的方法,探究正极碳材料内在特性以及其电容行为之间的关系受到了极大地阻碍,进而限制了高性能锂离子电容器的发展。基于此,中南大学化学化工学院纪效波教授、邹国强副教授通过调节Zn/Co离子比例提出了一种定向调控碳正极材料的孔径和石墨化程度的策略,进而为深入研究碳正极的电容行为提供了良好的基础。结合实验和理论计算结果分析得出,溶剂化PF6-的离子大小是1.5 nm。1.5~3 nm范围的孔径有利于提升正极碳材料的电容特性。此外,石墨化程度的提升也能显著地提高正极碳的倍率性能。归功于较高的石墨化程度和合适的孔径范围(1.5~3 nm)两者的协同效应,优化的碳正极(Zn90Co10-APC)展现了优异的电化学性能。此外,其组装的锂离子电容器具有较大的能量密度(108 Wh/kg)、功率密度(150000 W/kg)以及良好的长循环特性。该工作有助于深入解析LiPF6电解质中PF6-离子的电容特性,能在一定程度上为锂离子电容器中碳正极的设计提供一定的指导。

本文亮点:

1. 通过调节Zn/Co离子比例实现了碳正极材料的孔径和石墨化程度的导向调控。

2. 1.5~3 nm的孔径范围有利于溶剂化PF6离子的吸脱附行为。

3. 优化的碳正极(Zn90Co10-APC)及其所组装的锂离子电容器均展现了优异的电化学性能。

 

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Nano-Micro Letters《纳微快报(英文)》是上海交通大学主办、在Springer Nature开放获取(open-access)出版的学术期刊,主要报道纳米/微米尺度相关的高水平文章(research article, review, communication, perspective, highlight, etc),包括微纳米材料与结构的合成表征与性能及其在能源、催化、环境、传感、电磁波吸收与屏蔽、生物医学等领域的应用研究。已被SCI、EI、PubMed、SCOPUS等数据库收录,2021JCR影响因子为 23.655,学科排名Q1区前5%,中科院期刊分区1区TOP期刊。多次荣获“中国最具国际影响力学术期刊”、“中国高校杰出科技期刊”、“上海市精品科技期刊”等荣誉,2021年荣获“中国出版政府奖期刊奖提名奖”。欢迎关注和投稿。
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