Sumber: Mu Mai 2021
[latar belakang]
Natrium logam telah menjadi
bahan anoda yang ideal untuk baterai ion natrium karena teorinya yang tinggi
kapasitas, biaya rendah dan sumber daya melimpah. Namun, kelayakan sebenarnya dari
anoda logam natrium masih terhalang oleh dendrit natrium yang tidak terkontrol
masalah.
[pengantar pencapaian]
Mengingat hal ini, Profesor Wang
Ye dari Universitas Zhengzhou dan lainnya membuat buatan
aerogel jaringan mikro hidrofilik v2ctx/rgo CNT berlapis tiga dimensi (3D).
melalui penulisan tinta langsung dan teknologi pencetakan 3D, dan selanjutnya digunakan sebagai
substrat logam Na untuk membuat logam natrium negatif Na@V2CTx /RGO CNT
elektroda. Elektroda CNT V2ctx/rgo dapat mencapai siklus hidup lebih baik
dari 3000 jam (2 Ma cm-2, 10 MAH cm-2), dengan efisiensi coulomb rata-rata sebesar
99,54%. Yang lebih menarik, ia bahkan dapat beroperasi secara stabil pada 5 Ma cm-2 selama lebih dari
900 jam, dengan kapasitas area ultra-tinggi 50 MAH cm-2. In-situ dan non-situ
karakterisasi in-situ dan analisis simulasi teori fungsional kepadatan menunjukkan
bahwa v2ctx dengan gugus fungsi afinitas natrium yang kaya dapat memandu secara efektif
nukleasi dan deposisi logam natrium yang seragam, untuk mencapai
morfologi bebas dendrit. Selain itu, elektroda negatif Na@V2CTx /RGO CNT
dan na3v2 (PO4) 3@C -Baterai penuh yang dipasangkan dengan katoda RGO dapat menyediakan a
kapasitas reversibel tinggi 86,27 MAH g-1 setelah 400 siklus pada 100 Ma g-1. Ini
pekerjaan tidak hanya menggambarkan kimia pengendapan natrium yang sangat baik di
elektroda aerogel jaringan mikro v2ctx/rgo CNT yang menyukai natrium, tetapi juga menyediakan a
metode untuk memproduksi elektroda negatif logam natrium canggih dengan pencetakan 3D.
Pencapaian makalah yang relevan dipublikasikan di ACS Nano pada 6 Juni 2022 di bawah
judul "3D cetak sosial v2ctx/rgo-cnt mxene microgrid aerogel
untuk anoda logam Na stabil dengan kapasitas area tinggi".
[pengantar teks lengkap]
Gambar 1 menunjukkan persiapannya
proses elektroda aerogel jaringan mikro v2ctx/rgo CNT dicetak dalam 3D.
Gambar 2 menunjukkan gambar SEM dari
(A-C) 30% v2ctx/rgo CNT aerogel jaringan mikro. (d) gambar TEM dan (E) HRTEM dari
nanokomposit CNT v2ctx/rgo. (f) Pemetaan elemen SEM dan EDS dari v2ctx/rgo CNT
penampang aerogel jaringan mikro. (g) Pola XRD RGO CNT, v2ctx dan
nanokomposit CNT v2ctx/rgo. (h) Spektrum XPS dari v2ctx mxene dan v2ctx/rgo CNT.
(i) Kurva TGA dari nanokomposit RGO CNT dan v2ctx/rgo CNT.
Gambar 3 menunjukkan
kinerja elektrokimia pelapisan/pengupasan logam Na secara dua dimensi
foil tembaga planar, RGO CNT dan elektroda CNT v2ctx/rgo yang berbeda. (a) Ce dari
elektroda pada 2 Ma cm-2 dan 1 MAH cm-2. (b) Menilai kinerja yang beragam
elektroda pada rapat arus 0,5 sampai 8 Ma cm-2 dengan pelapisan/stripping
durasi 1 jam. (b) Ilustrasi pada gambar menunjukkan hubungan pendek pada
elektroda foil tembaga. (c) Kurva kapasitas tegangan RGO CNT dan (d) 30%
v2ctx/rgo CNT elektroda jaringan mikro pada kepadatan arus yang berbeda. (e) Itu
potensi berlebih nukleasi setiap elektroda pada kerapatan arus yang berbeda.
Performa perputaran elektroda CNT 30% v2ctx/rgo pada (f) 2 Ma cm-2 dan 10 MAH
cm-2 dan (g) 5 Ma cm-2 dan 50 MAH cm-2. (h) Grafik radar perbandingan elektrokimia
kinerja anoda logam natrium dengan substrat berbasis graphene cetak 3D dan
(I) anoda logam natrium berbasis mxene yang berbeda.
Gambar 4 menunjukkan: (A-F)
evolusi morfologi pengendapan dan pengupasan Na pada cetakan 3D
elektroda CNT v2ctx/rgo. (g) Kurva pengupasan pengendapan yang sesuai. (h) Masuk
situ gambar mikroskop optik Na diendapkan pada kerapatan arus 1 Ma cm-2 untuk
2 jam pada elektroda CNT v2ctx/rgo.
Gambar 5 menunjukkan: (a) diagram skematik TEM in situ perangkat. (b) Cuplikan TEM in situ dari proses pelapisan natrium CNT v2ctx/rgo. (C) Pola Saed setelah CNT v2ctx/rgo asli dan (d) deposisi natrium. (e) Diagram skema proses pengendapan natrium. Mengikat energi antara Na dan (f) C (graphene), (g) f (v2cf) dan (H) O (v2co) dihitung berdasarkan DFT.
Gambar 6 menunjukkan: Na@V2CTx /rGO-CNT|| NVP@C -Evaluasi kinerja elektrokimia sel penuh RGO. (A) Skema baterai penuh. (b) NVP@C -RGO positif dan Na@V2CTx /Konstan kurva pelepasan muatan arus (GCD) elektroda negatif RGO CNT. (c) simpulan kurva baterai terisi kepadatan arus 100 Ma g-1. (d) Tingkat kinerja baterai penuh dalam kisaran kepadatan arus 100-2000 Ma g-1. (e) Siklus kinerja baterai penuh pada kepadatan arus 100 Ma g-1 dan sesuai CE.
[tautan kertas]
Zixuan Wang, Zhenxin Huang, Hui Wang, Weidong Li, Bingyan Wang, Junmin Xu, Tingting Xu, Jinhao Zang, Dezhi Kong, Xinjian Li, Hui Ying Yang, dan Ye Wang, Sodiofilik V2CTx/rGO-CNT MXene Microgrid Aerogel Cetak 3D untuk Na Stabil Anoda Logam dengan Kapasitas Areal Tinggi,ACS NANO, 2022.
https://doi.org/10.1021/acsnano.2c01186
