登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
由于资源和成本因素,目前商业化的锂离子电池(LIB)难以满足日益增长的大规模储能要求。由于储量丰富,其他碱金属(特别是钠和钾)有望成为锂的替代品。虽然锂和钠作为碱金属具有共同的特性,但是LIB电极材料并不总是适用于钠离子电池(SIB)。作为商业LIB最常见的负极,石墨表现出优异的可逆容量(接近其理论容量372mAh·g-1),这是由于Li+可嵌入石墨层间形成锂石墨插层化合物LiC6。然而,钠插层石墨化合物难以形成,只有少量的Na+可以储存在石墨中,可逆容量被抑制(≈30mAh·g-1)。与石墨相比,非石墨化硬碳和可石墨化非石墨软碳由于其可作为高容量SIB负极引起了极大关注。然而,具有高容量和快速充电的高能软碳负极尚未得到充分研究,Na+储存机理也需要进一步研究。
(来源:微信公众号“材料人” ID:icailiaoren 作者:abc940504)
与固相反应的扩散控制过程不同,赝电容电荷存储代表法拉第电荷转移反应,包括固体快离子嵌入和表面或表面下氧化还原反应,其具有快速充/放电速率的优点,进而实现高功率密度。SIB中软碳材料的赝电容行为目前尚无报道,有望适应快速和高容量的钠离子存储。
【成果简介】
近日,武汉理工大学麦立强教授、李琪副研究员(共同通讯作者)等以3,4,9,10-苝四甲酸二酐热解获得的常规软碳化合物为原料,通过微波诱导剥离策略得到微孔软碳纳米片,并在Adv. Energy Mater.上发表了题为“Defect-Rich Soft Carbon Porous Nanosheets for Fast and High-Capacity Sodium-Ion Storage”的研究论文,该论文的第一作者为博士生姚旭辉。微孔和边缘处的缺陷协同增强了动力学并提供了额外的储钠位点,有助于容量增加(从134mAh·g-1到232mAh·g-1),且在1000mA·g-1下具有103mAh·g-1的优异储钠倍率容量。此外,通过动力学分析确定了电容主导的钠离子存储机理,并利用原位X射线衍射分析揭示了钠离子嵌入体相的行为。此外,所制备的纳米片还可作为储钾(291mAh·g-1的可逆容量)和双离子全电池(电池级容量为61mAh·g-1、平均工作电压4.2 V)的负极。上述特性代表了软碳在实现高能量、高速率和低成本储能系统方面的潜力。
【图文简介】图1 SC-NS的制备过程及其形貌
a-d) SC-NS材料的制备过程示意图;
b-2) SC-MR的SEM图像;
b-3) SC-MR的TEM图像;
c-2) 中间体的SEM图像;
c-3) 中间体的TEM图像;
d-2) SC-NS的SEM图像;
d-3) SC-NS的TEM图像;
d-4) SC-NS的AFM图像。
图2 SC-NS系列材料的结构表征
a) SC-NS和SC-MR的XRD图;
b) SC-NS和SC-MR的氮气吸-脱附等温线;
c) 根据77 K下氮气吸-脱附等温线获得的孔径分布;
d) 根据273 K下CO2吸-脱附等温线获得的孔径分布;
e) SC-NS的拉曼光谱以及曲线拟合;
f) SC-MR的拉曼光谱以及曲线拟合。
图3 SC-NS系列材料的储钠性能
a) SC-NS和SC-MR样品的CV曲线;
b) SC-NS和SC-MR样品的倍率性能;
c) SC-NS样品在不同倍率下的充-放电曲线;
d) SC-NS和SC-MR样品的循环稳定性。
图4 SC-NS系列材料的储钠性能增强机理
a) 不同电位下计算的b值;
b) 扫速为0.1mV·s-1时SC-NS的CV曲线和估计的电容贡献(阴影区域);
c) 不同扫速下两个样品中的电容控制(阴影区域)和扩散控制(空白区域)的容量贡献;
d) SC-NS的原位XRD测试结果。
图5 SC-NS系列材料的双离子全电池性能
a) 软碳/膨胀石墨双离子全电池的工作原理示意图;
b) 软碳/膨胀石墨双离子全电池的倍率性能;
c) 软碳/膨胀石墨双离子全电池的循环性能;
d) 软碳/膨胀石墨双离子全电池的充-放电曲线。
图6 SC-NS系列材料的储钾性能
a) 扫速0.1mV·s-1时SC-NS电极的CV曲线;
b) SC-NS和SC-MR电极的倍率性能;
c) SC-NS电极在不同倍率下相应的充-放电曲线。
d) SC-NS和SC-MR电极在300mA·g-1的电流密度下的循环稳定性。
【小结】
综上所述,作者通过简便、易于扩大的微波辅助剥层工艺成功制备了微孔软碳多孔纳米片电极材料(SC-NS)。结构分析表明,剥层后表面积从19.1增加到471.2m2·g-1,微孔体积增加超过100倍,石墨烯层边缘上的有利缺陷得到了显著增加。作者通过动力学分析和原位XRD测试验证了电容主导的钠离子存储机制。由于更好的电子/离子动力学和额外的存储位点,SC-NS具有高比容量(232mAh·g-1)和在1000mA·g-1电流密度下103mAh·g-1的优异倍率容量。此外,SC-NS还可作为钾离子电池(可逆容量为291mAh·g-1、电流密度2400mA·g-1下出色的倍率容量117mAh·g-1)和钠离子基全碳双离子全电池(电池级容量为61mAh·g-1,平均电压为4.2 V)的高性能负极。作者所提出的策略为使用软碳纳米片实现高能量和高倍率的储能装置提供了重要的参考。
【通讯作者简介】
麦立强,武汉理工大学材料学科首席教授,博士生导师,武汉理工大学材料科学与工程国际化示范学院国际事务院长,教育部“长江学者特聘教授”(2016年度),国家重点研发计划“纳米科技”重点专项总体专家组成员,英国皇家化学学会会士(Fellow of the Royal Society of Chemistry)。2004年在武汉理工大学获工学博士学位,随后在中国科学院外籍院士美国佐治亚理工学院王中林教授课题组、美国科学院院士哈佛大学Charles M. Lieber教授课题组、美国加州大学伯克利分校杨培东教授课题组从事博士后、高级研究学者研究。长期从事纳米能源材料与器件研究,发表SCI论文300余篇,包括Nature及其子刊11篇,Chem. Rev. 、Chem. Soc. Rev.、Acc. Chem. Res.、Energy Environ. Sci. 、Chem. 各1 篇,Adv. Mater. 14篇,J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、PNAS、Joule 各2篇,Nano Lett. 25篇,以第一或通讯作者在影响因子10.0以上的期刊发表论文100余篇,55篇论文入选ESI 近十年高被引论文,11篇入选ESI全球TOP 0.1%热点论文;获授权国家发明专利100余项。主持/承担了国家重点研究计划、国家国际科技合作专项、国家杰出青年基金、国家自然科学基金重点项目等30余项科研项目。获中国青年科技奖、光华工程科技奖(青年奖)、湖北省自然科学一等奖、侯德榜化工科学技术奖(青年奖)、2018年国际电化学能源科学与技术大会卓越研究奖(EEST2018 Research Excellence Award)、Nanoscience Research Leader奖、入选国家“百千万人才工程计划”、科技部中青年科技创新领军人才计划,教育部新世纪优秀人才计划,并被授予“有突出贡献中青年专家”荣誉称号,享受国务院政府特殊津贴;入选2017 年英国皇家化学会Top 1% 高被引中国作者。指导学生获“中国青少年科技创新奖”(3届),全国大学生“挑战杯”特等奖(1届)、一等奖(2届)、二等奖(4届),中国大学生自强之星标兵(1届)和2014年大学生“小平科技创新团队”等。任Adv. Mater.客座编辑,Acc. Chem. Res.、Joule、ACS Energy Lett.、Adv. Electron. Mater.国际编委,Nano Res.、Sci. China Mater.编委。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
户储市场对产品的性能要求在于安全性、充放电倍率、宽温度工况、循环寿命等。安全性方面,在户储“家电化”趋势下,未来将紧贴家庭生活的日常场景,对安全有第一性需求。而钠电凭借更柔和的化学性质,在安全性方面更具保障。此外,钠电的温幅跨度在-45℃到60℃的范围,在极寒条件下的充放电性能优于锂
北极星储能网获悉,据德宝云消息,3月16日,广西德保县举行德保县钠离子储能及配套设备生产制造基地建设项目开工仪式。据了解,钠离子储能及配套设备生产制造基地建设项目计划总投资35亿元(自筹),分三期建设,其中一期项目投资为2亿元,含固定资产投资1.2亿元,一期主要生产制造钠离子电池组件、模组
据洛阳市环境局消息,近日,钠美新能源科技(洛阳)有限公司“新能源钠离子电池研发生产项目(一期)”获批。文件显示,该项目位于洛阳市伊滨产业集聚区孝文大道18号智能装备产业园1号楼,拟投资5亿元,预计建成后年产量钠离子电池1.5GWh,可实现年收入10亿元。
据天钠科技官微消息,3月16日下午,山西大同市新荣区人民政府、武汉天钠科技有限公司与和阳光新能源开发股份有限公司钠电池材料项目签约仪式在新荣经济技术开发区举行。此次签约的年产3000吨钠离子电池负极材料项目落地新荣。
3月15日,华阳集团子公司山西华钠芯能科技有限责任公司与科达自控子公司科达新能源科技有限公司签署战略合作协议,同时签署了万套(100万只圆柱电池)钠离子电池包销售合同。
北极星电池网获悉,近日,深圳珈钠能源完成A轮数亿元融资。本轮融资由自贡高投领投、超威集团和苏州相城金控跟投,老股东顺为资本继续加注。本次融资将用于万吨正极材料产线投建、产品研发和市场拓展。
2月20日上午,四川达州东部经开区管委会、辽宁星空钠电电池有限公司、辽宁宏成供电有限公司钠离子电池产业综合项目签约仪式在四川达州举行。据悉,该项目落地达州东部经开区,计划总投资115亿元,主要建设钠离子电池正负极材料、电芯和集成制造生产线,以及储能电站等配套产业,并配备研发中心和智能管
北极星储能网获悉,2月20日上午,达州东部经开区管委会、辽宁星空钠电电池有限公司、辽宁宏成供电有限公司钠离子电池产业综合项目签约仪式在四川达州举行。据悉,该项目落地达州东部经开区,计划总投资115亿元,主要建设钠离子电池正负极材料、电芯和集成制造生产线,以及储能电站等配套产业,并配备研
据悉,华北油田首台100kWh钠离子电池储能装备,近日在京25-6井储能微网完成控制试验并正式投运。华北油田采油四厂新能源发展部主任黄文涛表示,“其成功投运,实现了可移动、橇装式钠离子电池储能装备在油田场景下的应用。”电池中国观察到,近几个月以来,国内钠离子电池储能项目多点开花,在新型储能
北极星储能网获悉,日前,江西吉安市政府发布政府工作报告。报告指出,新能源积极发展锂电、钠电、光伏、储能,推动东方电气氢能“一园三站”建设。全文如下:政府工作报告——2024年1月18日在吉安市第五届人民代表大会第六次会议上市长王亚联各位代表:现在,我代表市人民政府向大会报告工作,请予审
北极星储能网获悉,2月5日,大唐集团发布了【EPC总承包-2024年01月大唐潜江熊口50MW100MWh钠离子新型储能电站示范项目工程】中标结果公示,长江勘测规划设计研究有限责任公司中国电建集团湖北工程有限公司中车株洲电力机车研究所有限公司联合体以14750.0487万元中标该项目,折合单价1.475元/Wh。根据招
今日,深圳市好风光氢能科技有限公司(以下简称“好风光氢能”)与深圳大学在深圳大学丽湖校区材料学院5楼会议室签署了“电解水析氢高效电极材料研发与产业化”合作协议,就绿氢装备核心技术研发与产业化等项目达成合作意向,探索建立长期校企“产学研用”合作机制,建立校企合作新典范。双方将围绕科
7月22日,云南大理永平县新能源电池先进电极材料项目的年产1万吨先进电极材料项目投产。新能源电池先进电极材料项目位于云南永平县博南工业(物流)园区,用地面积约100亩,总投资2.2亿元,通过高新科技深加工制备钠离子电池负极硬碳,将核桃壳高效利用,主要生产基于生物质核桃壳的新能源电池、超级电
北极星储能网获悉,9月5日,淮南市人民政府办公室发布关于印发淮南市“十四五”科技创新规划的通知。规划中提出,大力发展高容量长寿命三元正极材料、富锂锰基正极材料和硅碳复合负极材料等新型锂离子电池电极材料,电解液及固体电解质材料、燃料电池电解质与电极材料,高效电解制氢离子交换膜、储氢材
据日媒报道,日本东北大学讲师小林弘明等人的研究小组开发出了一种电极材料,该材料使用碳及氧等元素构成的“克酮酸”物质,不用稀有金属,理论蓄电容量是钴类正极材料的4倍左右。钴是发展战略性新兴产业的重要矿产资源,《全国矿产资源规划(2016—2020年)》将钴列为我国24种战略性矿产之一。同时,
北极星储能网获悉,2月7日,安康市科技局发布安康市“十四五”科技创新发展规划[2021—2025年],规划中提出开展高温高浓度全钒液流电池电解液技术、高功率密度全钒液流电池电堆制造技术、电池组模块系统集成及制造技术、MW以上级液流电池储能系统并网运行和智能控制技术、百兆瓦级全钒液流电池连续化生
充电9分钟可恢复约80%的电量、2000次循环后仍可保持90%的容量……中国科学技术大学教授季恒星研究组与合作者全新设计的新型锂离子电池电极材料——黑磷复合材料,使兼具高容量、快速充电能力且长寿命的锂电池成为可能。该成果10月9日发表在《科学》。随着环保意识深入人心,电动汽车愈发受到市场青睐,
近日,中国科学技术大学季恒星教授研究组与合作者们,在新型锂电池电极材料研究方面取得重大突破——全新设计的黑磷复合材料使兼具高容量、快速充电且长寿命的锂离子电池成为可能,该成果已在《科学》杂志发表。该研究成果也有望解决目前电动汽车充电时间较长的难题。电极材料决定充电速度据季教授介绍
锂离子电池和超级电容器是储能原理不同、各有特点的两类代表性储能器件。锂电池能量密度高(~250Whkg-1),但功率密度偏低(<1kWkg-1),而超级电容器功率密度高(~15kWkg-1)但能量密度过低(<20Whkg-1)。超越上述两类储能器件的储能极限,发展兼具高能量密度和高功率密度储能器件的新型电极材料,
德克萨斯州农工大学(TexasAM)的一支研究团队,想到了将碳纳米管掺入锂金属电池的电极中,以实现更高、更安全的充电。该校工程学院的科学家们,将研究重点放在了电池架构的改良上。据悉,传统锂电池中的锂离子会在充放电过程中于两极之间来回移动,其中阳极材料通常由石墨和铜的混合物制成。德克萨斯
移动电子设备、电动汽车、无人机和其他技术的爆炸式增长推动了对新型轻质储能材料的需求。休斯顿大学和德克萨斯农工大学的研究人员研发了一种结构型超级电容器电极,该电极由还原氧化石墨烯和芳族聚酰胺纳米纤维制成,比传统的碳基电极更坚固,用途更广。研究指出,与传统多孔介质模型相比,基于材料纳
目前,在商用市场锂离子电池是毫无争议的主角,不过以液流电池为代表的可再生能源已经显现出了巨大的潜力,在未来有望成为替代者。归功于从虾壳中发现的一种成分,研究人员为液流电池开发了新的电极组件,性能要优于目前的解决方案。长期以来,液流电池(氧化还原液流电池)被视为从风能、太阳能等间歇
北极星储能网获悉,3月27日,湖北省发改委发布《完善工商业分时电价机制有关事项的通知》。其中对尖、高、平、谷四个时段以及电价比例进行了较大调整。变化最为明显、产生影响最大的是,原来9:00-15:00的6h高峰时段的调整为平段和低谷时段,即午间光伏大发的12:00-14:00设置为谷段,其他日间4个小时设
北极星储能网获悉,3月29日,山东青岛市人民政府印发《数字青岛2024年行动方案》,其中提出:加快新型电力体系建设,深化营配调系统集成贯通,探索“5G+电网”“能源大数据平台”等数字能源应用。加快新型储能等能源设施建设,提升能源梯级利用水平。加快打造高质量充电基础设施服务体系,力争电动汽车
近日,中国能建江苏院中标三峡滨海200兆瓦/400兆瓦时储能电站项目。该项目是江苏沿海储能示范工程,拟建设200兆瓦/400兆瓦时储能电站,将首次在江苏省大型储能项目中采用组串式升压的技术路线,其全寿命周期放电量更高,度电成本更低,经济性更好。项目建成后,将提高电力系统的稳定性,推动能源结构转
3月26日,重庆经信委印发《重庆市虚拟电厂建设管理实施方案(征求意见稿)》。《方案》提出,重庆虚拟电厂重点聚合分布式光伏、分散式风电、用户侧储能、分布式燃机、冻库、充换电设施、空调负荷、集中式供冷供热、铁塔基站、公共照明和工业可调节负荷等可调节资源。按照虚拟电厂聚合资源的类别,重庆
北极星储能网获悉,据盛虹动能消息,2024年3月25日,盛虹动能科技(江苏)股份有限公司(以下简称“盛虹动能”)与泰州市常拓储能科技有限公司(以下简称“常拓储能”)在盛虹动能泰州基地成功举行了战略合作签约仪式,合同总金额达4亿元。双方将围绕绿色新能源新材料产业项目开发、工商业储能产品及解
北极星储能网获悉,3月28日,甘肃省酒泉市阿克塞县大规模储能电站项目启动招商引资。项目建设规模为1000兆瓦时的电池储能项目,电站储能时间4小时,后续可根据电网调峰需要及市场情况继续扩建。基础设施配套情况:园区供电、供水、道路等基础设施完善。投资估算:计划投资17亿元。经济效益预估:项目建
北极星储能网获悉,3月22日,江苏省科学技术厅、江苏省财政厅印发《2024年度省碳达峰碳中和科技创新专项资金项目指南》及组织申报项目的通知。文件明确,针对“新能源+”和能源新技术等源头减碳路径,围绕绿氢、储能等重点领域开展关键技术攻关,其中包含,新一代长时储能关键技术。研究内容:针对源网
3月12日,由南瑞继保副总工程师詹长江博士召集发起的国际大电网委员会(CIGRE)直流系统与电力电子技术委员会(B4)构网型储能工作组B4.101“构网储能系统(GFMESS)的工业实现及应用”第一次线上会议召开,来自中国、英国、德国、法国、美国、加拿大等18个国家的38位代表参加了会议。会上,詹长江博士
随着世界各国迈向净零排放的步伐加快,人们需要直面可再生能源的间歇性、波动性问题。通常要达到4小时以上甚至跨周、跨季节的长时储能技术,才能保证电力系统的安全稳定运行。通过长时储能,我们可以以负担得起、可靠和可持续的方式转型到可再生能源,并能解决风电和太阳能发电的间歇性和不稳定性。近
北极星储能网获悉,3月28日,广东省东莞市宇佳储能项目开工。据了解,项目建设规模为0.4MW/0.932MWh,储能系统采用4台100kW/233kWh标准储能柜,通过2台和2台并联分别接入企业380V母线。项目建设内容主要包括储能电池舱、设备基础施工、电力电缆捕设、园区配电房并网柜安装。储能系统存的电能全部在园区
多花10分钟充满电,新能源车主将获得更低的充电价格;夏日用电高峰期,空调温度调高一度,写字楼、商场或许能获得额外经济补偿……山东正在建设虚拟电厂,探索如何在不影响社会正常生产生活的前提下,达到节能目的,推动能源转型向绿。既没有高耸的烟囱、成片的厂房,也不消耗煤炭等燃料。虚拟电厂并不
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!