Поздравляем наших клиентов с прогрессом в области новых энергетических материалов и устройств: магниевых ионных батарей

02 История исследования

По мере того, как гибкие электронные устройства процветают, изучение разработки высокопроизводительных гибких систем хранения энергии становится все более важным. Среди них гибкие литий - ионные аккумуляторы достигли значительного прогресса в практическом применении гибкой электроники и носимых устройств, однако высокая стоимость ограниченных литиевых ресурсов и риски безопасности, связанные с неконтролируемым образованием литиевых дендритов, создают проблемы для их дальнейшей разработки и применения. Поэтому существует настоятельная необходимость в разработке альтернативных аккумуляторных систем с высоким естественным изобилием, низкой стоимостью и высокой безопасностью. Зарядные магниевые ионные батареи, как ожидается, станут надежной альтернативой литиевым аккумуляторным системам, поскольку магний богат и недорогой, имеет высокую теоретическую удельную емкость, подходящий восстановительный потенциал, не образует дендритные кристаллы во время электрохимического осаждения / растворения и обладает высокой эксплуатационной безопасностью. Тем не менее было проведено очень мало исследований по гибким электродным материалам для магниевых ионных батарей. В последние годы электростатическое прядение считалосьЭто 3D - пористые пленки.удобный、НаличиеОдна из экономически эффективных и рентабельных в отрасли технологий, все больше исследователей фокусируется на использовании электротекстильных нановолокнистых композитов в качестве гибких электродов.

03 Основные моменты / резюме

С развитием гибких электронных технологий необходимо разработать соответствующие гибкие системы электропитания. Магниевые ионные батареи (MIB), как перспективная аккумуляторная система следующего поколения, демонстрируют огромный потенциал в качестве источника питания для гибких электронных устройств. Тем не менее, исследования гибких магниевых ионных батарей все еще находятся в зачаточном состоянии, и важно исследовать новые надежные гибкие электроды. Эта статья с помощью электростатического прядения в сочетании с процессом теплового восстановления на месте, подготовила несвязанный и гибкий самозакрепляющийся электрод, который закреплен в углеродном нановолокне наночастицами биметалла Bi - Sn ( CNF@Bi-Sn ) Составлен и применяется в магниевых ионных батареях. CNF@Bi-Sn В то же время он интегрирует преимущества многоступенчатой пористой структуры углеродного нановолокна, равномерно распределенных нанометровых частиц Bi - Sn и увеличенных фазовых / кристаллических границ, которые помогают улучшить структурную стабильность гибких электродных материалов и способствуют Mg^{2 +}Динамика распространения. CNF@Bi-Sn Отрицательные сплавы демонстрируют отличные электрохимические свойства, высокое начальное отношение емкости 738 мАч^{− 1}Отличная производительность умножения и циклическая стабильность при 40mAg^{− 1}При плотности тока 150 мАч после 100 циклов^{− 1}Обратная емкость. Благодаря количественному динамическому анализу, нестационарному SEM, TEM и XRD, эта работа раскрывает структурную эволюцию гибких электродных материалов в цикле и механизм хранения магния, основанный на реакциях обратимого двухфазного сплава / делегирования. Кроме того, была собрана полная батарея, которая продемонстрировала свой потенциал в практическом применении. Исследование предлагает новые идеи для изучения и разработки гибких и самоподдерживающихся сплавов с высокой производительностью.

04Графический анализ

Диаграмма 1 CNF@Bi-Sn Схема подготовки и ее гибкое отображение.

I. Наночастицы Bi - Sn равномерно закрепляются в углеродном нановолокне в качестве гибкого самоподдерживающегося отрицательного полюса для магниевых ионных батарей

Метод электростатического прядения и первичного термического восстановления позволяет создать гибкую пленку, нагруженную наночастицами биметаллических бит - SN ( CNF@Bi-Sn ) Он демонстрирует хорошую гибкость и может выдерживать различные деформации (изгибы, искривления, складки и т.д.). При сборке аккумуляторов не используются коллекторы, проводники и связующие вещества. С помощью SEM и TEM можно увидеть, что наночастицы Bi - Sn равномерно распределены в углеродном нановолокне.

Рисунок 2: Показать CNF@Bi-Sn Изображения SEM (a, b); CNF@Bi-Sn Изображения TEM (c, d); Изображения HAADF - STEM и соответствующие карты распределения элементов C, Bi и Sn (e - h); CNF@Bi-Sn Изображения HR - TEM (i, j) и CNF@Bi-Sn Избирательная электронная дифракция (SAED) изображения (k, l).

Второй: CNF@Bi-Sn Показать высокую обратимую емкость, отличную производительность умножения и хорошую стабильность цикла

CNF@Bi-Sn Имеет 738 мАч^-1Высокая начальная удельная емкость, после цикла с различным увеличением, его удельная емкость разряда может быть восстановлена до 214 мАч^-1Доказано CNF@Bi-Sn Электроды обладают хорошими свойствами умножения. В 40mAg^-1При плотности тока 150 мАч сохраняется после 100 циклов.^-1Более высокая обратимая емкость.

рисунокТри:Показаны электрохимические свойства образца для хранения магния. （a） CNF@Bi-Sn В 0,1 мВ^{− 1}Циклическая вольт - ампер кривая при скорости сканирования (CV кривая); （b） CNF@Bi А CNF@Sn и CNF@Bi-Sn Свойства увеличения; （c） CNF@Bi-Sn кривые зарядки и разрядки при различной плотности тока; CNF@Bi-Sn В 40mAg^-1Цикл при плотности токаСвойства цикла 100 раз (d) и 100 мAg^-1Цикл при плотности токаЦиклические свойства 200 раз (e); （f） CNF@Bi А CNF@Sn и CNF@Bi-Sn диаграмма Найквиста (иллюстрирована соответствующей моделью эквивалентной схемы); （g） CNF@Bi-Sn кривая CV электрода при различных скоростях сканирования; h) Доля вклада емкостных и диффузионных контрольных мощностей при различных скоростях сканирования.

III. Структурная эволюция и механизм хранения магния в процессе магния / демагнификации выявляются с помощью неактивных признаков

С помощью неактивных методов SEM, TEM и XRD CNF@Bi-Sn Были изучены морфологические и структурные изменения в процессе магниеобразования / демагнификации. Тэм доказал это. CNF@Bi-Sn После полной разрядки (встроенного магния) и зарядки (демагния) наночастицы Bi - Sn все еще хорошо завернуты и равномерно рассеяны в углеродном нановолокне, что эффективно облегчает их изменение объема во время легирования и предотвращает потерю активного материала. Результаты EDS показывают, что элементы Bi, Sn и Mg равномерно распределены в углеродной матрице в разрядном состоянии, что также подтверждается XRD CNF@Bi-Sn Механизм хранения магния в электродах основан на обратимой двухфазной реакции легирования / делегирования.

рисунокЧетыре:Покажи.CNF@Bi-Sn Изображения SEM (a), TEM - изображения (b, c), HAADF - STEM - изображения и соответствующие карты распределения элементов Bi, Sn и Mg (d), HR - TEM - изображения (e), XRD - карты (f) после 20 циклов в полностью разрядном состоянии, и CNF@Bi-Sn Схема структурной эволюции электрода в зарядно - разрядном состоянии (g).

05 Оборудование, используемое в настоящем документе

Преподаватель Лю Бо в эксперименте.печь с мини - усилителемПредоставляемый научно - степенными инструментами, в статье также упоминается Anhui Ko Deep Instruments Co., Ltd. здесь большое спасибо учителю за выбор и признание научно - степенных инструментов.