余彦教授AFM：具有电导率，电容率和固定能力的碳纳米管锚固的N/O双掺杂多孔碳纳米笼用于K-Se电池- 大数跨境

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余彦教授AFM：具有电导率，电容率和固定能力的碳纳米管锚固的N/O双掺杂多孔碳纳米笼用于K-Se电池

科学材料站

2020-10-04

导读：本文设计了以碳纳米管（CNT）锚定的N和O双掺杂多孔碳纳米笼（表示为NO-纳米/ CNT）作为Se的宿主。这种材料具有多种优势，例如丰富的N / O活性位点和出色的导电性，可实现Se和聚硒化物的高效固

文章信息

具有电导率，电容率和固定能力的碳纳米管锚固的N/O双掺杂多孔碳纳米笼用于K-Se电池

第一作者：Xuefeng Zhou

通讯作者：余彦*

单位：中国科学技术大学

研究背景

随着可再生能源系统（例如太阳能和风能）的快速发展，低成本和高能量密度的储能系统也随之发展。锂离子电池（LIB）具有高能量密度和功率密度，已广泛用于各种储能系统。但是，锂资源的缺乏严重限制了LIB在大规模储能系统中的应用。

碱金属硫属元素电池，例如锂硫，锂硒，锂氧，钠硫，钠硒和钾硒电池被认为是补充当前LIB的有前途的电池系统。钾硒电池由于其独特的优势而引起了人们的极大兴趣。

然而，由于钾化/去势化过程中电极材料的体积变化大，氧化还原反应过程中聚硒化物的严重穿梭效应，以及反应机理的不确定性，K-Se电池的电化学性能很差。

文章简介

近日，中国科学技术大学余彦教授等在国际顶级期刊Advanced Functional Materials (影响因子：15.621) 上发表题为“Integrating Conductivity, Captivity, and Immobility Ability into N/O Dual‐Doped Porous Carbon Nanocage Anchored with CNT as an Effective Se Host for Advanced K‐Se Battery”的研究工作。

为了解决当前钾-硒电池中活性硒的利用率低、动力学迟缓和循环过程中的体积变化等问题，研究人员设计并合成了N / O掺杂碳纳米管的双掺杂多孔碳纳米笼的复合材料。这项工作为高级碱金属-硫属元素电池多功能硒主机的设计提供了一种新方法。

本文要点

要点一：本文设计了以碳纳米管（CNT）锚定的N和O双掺杂多孔碳纳米笼（表示为NO-纳米/ CNT）作为Se的宿主。这种材料具有多种优势，例如丰富的N / O活性位点和出色的导电性，可实现Se和聚硒化物的高效固定和快速的氧化还原动力学。

要点二：本文设计的材料具有丰富的微孔和中孔结构的中空碳骨架，能够有效缩短离子/电子之间的扩散距离，并适应活性物质的体积膨胀。密度泛函理论计算进一步证实，NO-纳米/ CNT对K2Se具有很强的化学亲和力，该种材料制作的正极具有出色的可逆容量和超长循环寿命。

要点三：这项工作为高级碱金属-硫属元素电池多功能硒主机的设计提供了一种新方法。

文章链接

Integrating Conductivity, Captivity, and Immobility Ability into N/O Dual‐Doped Porous Carbon Nanocage Anchored with CNT as an Effective Se Host for Advanced K‐Se Battery

https://doi.org/10.1002/adfm.202003871

通讯作者介绍

余彦，中国科学技术大学材料科学与工程系教授，博士生导师。

2006年获得中国科学技术大学博士学位，2011年，入选中组部首批青年千人。先后在美国（Florida International University）和德国马普固体研究所（Max Planck Institute for Solid State Research）从事科学研究工作。主要研究方向为高性能锂离子电池、钠离子电池、锂硫电池等关键电极材料的设计、合成及储能机制。目前在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Nano Lett., Energy Environ. Sci., 等国际著名期刊上发表论文100余篇，其中有10余篇入选ESI高引频论文，相关文章被Nature, Angew. Chem. Int. Ed., Materials Views China等作为Highlight和封面文章报道。现兼任英国皇家化学会旗下期刊RSC Advances副主编。