Развитие эффективных и экономичных технологий хранения энергии имеет решающее значение для удовлетворения растущих энергетических потребностей. Литий-ионные батареи (LIB) доминируют на рынке, но их высокая стоимость, ограниченные запасы лития и относительно низкая плотность мощности требуют разработки альтернативных решений. Калиево-ионные гибридные конденсаторы (PIHC) привлекают внимание как перспективная альтернатива LIB благодаря своей доступности, низкой стоимости и высокой плотности мощности/энергии.
Двухуглеродные PIHC (DC-PIHC) используют емкостной углеродный катод и углеродный анод аккумуляторного типа. Однако медленная кинетика реакции и значительное объемное расширение в углеродных анодах ограничивают их производительность и срок службы.
Исследователи из Китайского университета науки и технологий (USTC) разработали новый тип пористого углерода, легированного азотом по краям, для использования в качестве анода в DC-PIHC. Эта структура обладает несколькими преимуществами: пористость обеспечивает высокую площадь поверхности для хранения заряда и облегчает диффузию ионов калия; наночастицы азота на кромках повышают электрохимическую активность и стабильность материала, пиррольный и пиридиновый азот выступают в качестве активных центров, способствуя реакции вставки/удаления ионов калия; уменьшенное объемное расширение и структурная стабильность благодаря легированию азотом обеспечивают длительный срок службы анода.
Анод из пористого углерода с азотом по краям продемонстрировал превосходную производительность в DC-PIHC: емкость до 126 мАч/г, что значительно выше, чем у традиционных углеродных анодов; более 1000 циклов с сохранением 80% исходной емкости; показатели плотности мощности достигают 105 Вт/кг.
Пористый углерод, легированный азотом по краям, является перспективным материалом для анодов в DC-PIHC. Его улучшенная электрохимическая производительность и длительный срок службы открывают новые возможности для разработки высокопроизводительных и экономичных устройств хранения энергии.
Источник:
Чжэнь Пан и др., Пористый углеродный анод с высокой концентрацией легированного азотом по краю с использованием безшаблевой стратегии для высокопроизводительных калий-ионных гибридных конденсаторов (Zhen Pan et al, A High-Concentration Edge-Nitrogen-Doped Porous Carbon Anode via Template Free Strategy for High-Performance Potassium-Ion Hybrid Capacitors), Energy Material Advances (2024). DOI: 10.34133/energymatadv.0080
-------------------------------------
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, реакциями и комментариями, а также подписавшись на наши страницы на других площадках и на сервисе поддержки авторов Бусти. Ссылки найдёте в описании канала. Заранее спасибо!