Source : Mu Mai 2021
[arrière-plan]
Le sodium métallique est devenu un
matériau d'anode idéal pour les batteries sodium-ion en raison de sa valeur théorique élevée
capacité, faible coût et ressources abondantes. Cependant, la réelle faisabilité de
l'anode métallique de sodium est toujours gênée par la dendrite de sodium incontrôlée
problème.
[introduction aux réalisations]
Compte tenu de cela, le professeur Wang
Ye de l'Université de Zhengzhou et d'autres ont fabriqué un
aérogel à micro-grille hydrophile en couches tridimensionnelles (3D) v2ctx/rgo CNT
grâce à l'écriture directe à l'encre et à la technologie d'impression 3D, et l'a ensuite utilisé comme
le substrat de Na métal pour préparer Na@V2CTx /RGO CNT sodium métal négatif
électrode. L'électrode V2ctx/rgo CNT peut atteindre une excellente durée de vie de plus
plus de 3000 heures (2 Ma cm-2, 10 MAH cm-2), avec une efficacité coulombienne moyenne de
99,54%. Plus attractif, il peut même fonctionner de manière stable à 5 Ma cm-2 pendant plus de
900 heures, avec une capacité de surface ultra-élevée de 50 MAH cm-2. Le in situ et le non
la caractérisation in situ et l'analyse de simulation de la théorie fonctionnelle de la densité montrent
que v2ctx avec des groupes fonctionnels riches en affinité sodium peut guider efficacement
la nucléation et le dépôt uniforme du sodium métallique, de manière à obtenir
morphologie sans dendrites. De plus, l'électrode négative Na@V2CTx /RGO CNT
et na3v2 (PO4) 3@C -La batterie pleine associée à la cathode RGO peut fournir un
haute capacité réversible de 86,27 MAH g-1 après 400 cycles à 100 Ma g-1. Ce
ces travaux illustrent non seulement l’excellente chimie des dépôts de sodium sur le
Électrode d'aérogel à micro-grille v2ctx/rgo CNT aimant le sodium, mais fournit également un
méthode de fabrication d'électrodes négatives avancées en sodium métallique par impression 3D.
Les réalisations pertinentes ont été publiées sur ACS Nano le 6 juin 2022 sous
le titre de « Aérogel sociétal v2ctx/rgo-cnt mxene microgrid imprimé en 3D
pour anode métallique Na stable avec une capacité de surface élevée".
[introduction au texte intégral]
La figure 1 montre la préparation
processus d'électrode d'aérogel à micro-grille v2ctx/rgo CNT imprimée en 3D.
La figure 2 montre l'image SEM de
(A-C) 30 % d'aérogel à micro-grille v2ctx/rgo CNT. (d) Images TEM et (E) HRTEM de
Nanocomposites v2ctx/rgo CNT. (f) Cartographie des éléments SEM et EDS de v2ctx/rgo CNT
section transversale d'aérogel à micro-grille. (g) Modèles XRD de RGO CNT, v2ctx et
Nanocomposites v2ctx/rgo CNT. ( h ) Spectres XPS de v2ctx mxene et v2ctx/rgo CNT.
(i) Courbes TGA des nanocomposites RGO CNT et v2ctx/rgo CNT.
La figure 3 montre le
performances électrochimiques du placage/décapage du métal Na sur un plan bidimensionnel
feuille de cuivre planaire, RGO CNT et différentes électrodes v2ctx/rgo CNT. (a) Ce de
électrode à 2 Ma cm-2 et 1 MAH cm-2. (b) Taux de performance de divers
électrodes à une densité de courant de 0,5 à 8 Ma cm-2 avec un placage/dénudage
durée de 1 heure. (b) L'illustration montre le court-circuit du
électrode en feuille de cuivre. (c) Courbes de capacité de tension du RGO CNT et (d) 30 %
Électrodes micro-grilles v2ctx/rgo CNT à différentes densités de courant. (e) Le
surpotentiel de nucléation de chaque électrode à différentes densités de courant.
Performances de cyclage des électrodes 30 % v2ctx/rgo CNT à (f) 2 Ma cm-2 et 10 MAH
cm-2 et (g) 5 Ma cm-2 et 50 MAH cm-2. (h) Diagramme radar comparatif des produits électrochimiques
performances de l'anode métallique de sodium avec un substrat à base de graphène imprimé en 3D et
(I) anode métallique de sodium à base de mxène différente.
La figure 4 montre : (A-F)
évolution morphologique du dépôt et du stripping de Na sur impression 3D
Électrode v2ctx/rgo CNT. ( g ) Courbe de décapage des dépôts correspondante. h) Dans
image au microscope optique situ de Na déposé à une densité de courant de 1 Ma cm-2 pour
2 heures sur l'électrode v2ctx/rgo CNT.
Figure 5 shows: (a) schematic diagram of in situ TEM device. (b) In situ TEM snapshot of v2ctx/rgo CNT sodium plating process. (c) Saed pattern after original v2ctx/rgo CNT and (d) sodium deposition. (e) Schematic diagram of sodium deposition process. Binding energies between Na and (f) C (graphene), (g) f (v2cf) and (H) O (v2co) calculated based on DFT.
La figure 6 montre : Na@V2CTx /rGO-CNT|| NVP@C -Évaluation des performances électrochimiques de la cellule complète RGO. (un) Schéma de la batterie pleine. (b) NVP@C -RGO positif et Na@V2CTx /Constant Courbe de décharge de charge actuelle (GCD) de l'électrode négative RGO CNT. (c) PGCD Courbe d'une batterie remplie de densité de courant g-1 de 100 Ma. (d) La performance tarifaire de la batterie complète dans la plage de densité de courant de 100 à 2 000 Ma g-1. (e) Cycle performances de la batterie pleine à une densité de courant de 100 Ma g-1 et correspondante CE.
[lien papier]
Zixuan Wang, Zhenxin Huang, Hui Wang, Weidong Li, Bingyan Wang, Junmin Xu, Tingting Xu, Jinhao Zang, Dezhi Kong, Xinjian Li, Hui Ying Yang et Ye Wang, Aérogel sodiophile V2CTx/rGO-CNT MXene Microgrid imprimé en 3D pour Na stable Anode métallique à haute capacité surfacique,ACS NANO, 2022.
https://doi.org/10.1021/acsnano.2c01186
