Boosting the interfacial dynamics and thermodynamics in polyanion cathode by carbon dots for ultrafast-charging sodium ion batteries

阴极 离子 密度泛函理论 材料科学 化学工程 扩散 碳纤维 分子动力学 结构稳定性 超短脉冲 化学物理 纳米技术 热力学 化学 计算化学 物理化学 复合材料 有机化学 物理 工程类 复合数 结构工程 激光器 光学
作者
Yujin Li,Mei Yu,Roya Momen,Song Bai,Yujie Huang,Xue Zhong,Hanrui Ding,Wentao Deng,Guoqiang Zou,Hongshuai Hou,Xiaobo Ji
出处
期刊:Chemical Science [Royal Society of Chemistry]
卷期号:15 (1): 349-363 被引量:32
标识
DOI:10.1039/d3sc05593k
摘要

Ultrafast-charging is the focus of next-generation rechargeable batteries for widespread economic success by reducing the time cost. However, the poor ion diffusion rate, intrinsic electronic conductivity and structural stability of cathode materials seriously hinder the development of ultrafast-charging technology. To overcome these challenges, an interfacial dynamics and thermodynamics synergistic strategy is proposed to synchronously enhance the fast-charging capability and structural stability of polyanion cathode materials. As a case study, a Na3V2(PO4)3 composite (NVP/NSC) is successfully obtained by introducing an interface layer derived from N/S co-doped carbon dots. Density functional theory calculations validate that the interfacial bonding effect of V-N/S-C significantly reduces the Na+ transport energy barrier. D-band center theory analysis confirms the downward shift of the V d-band center enhances the strength of the V-O bond and considerably inhibits irreversible phase transformation. Benefitting from this interfacial synergistic strategy, NVP/NSC achieves a high capability and excellent cycling stability with a surprisingly low carbon content (2.23%) at an extremely high rate of 100C for 10 000 cycles (87.2 mA h g-1, 0.0028% capacity decay per cycle). Furthermore, a superior performance at 5C (115.3 mA h g-1, 92.1% capacity retention after 800 cycles) is exhibited by the NVP/NSC‖HC full cell. These findings provide timely new insights for the systematic design of ultrafast-charging cathode materials.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
2秒前
sea完成签到,获得积分10
3秒前
Elva完成签到,获得积分10
5秒前
粥里完成签到,获得积分10
6秒前
chenfeng发布了新的文献求助20
7秒前
huihui完成签到,获得积分10
7秒前
舒心雨完成签到,获得积分10
7秒前
轮子发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
桃子完成签到 ,获得积分10
10秒前
10秒前
jianghuren完成签到,获得积分10
11秒前
Y.vv完成签到,获得积分20
12秒前
我爱学习完成签到,获得积分10
13秒前
淳于夜绿发布了新的文献求助50
13秒前
SunJay发布了新的文献求助10
13秒前
old杜发布了新的文献求助10
14秒前
MMCC发布了新的文献求助10
14秒前
zzmole发布了新的文献求助10
14秒前
丰富的冥茗完成签到,获得积分20
16秒前
韩小花发布了新的文献求助10
17秒前
20秒前
21秒前
21秒前
大吱吱发布了新的文献求助10
22秒前
干净丑完成签到,获得积分10
23秒前
Flash发布了新的文献求助10
24秒前
cysb完成签到,获得积分10
24秒前
henry完成签到,获得积分10
24秒前
小果叮完成签到,获得积分10
26秒前
李春宇完成签到 ,获得积分10
27秒前
Xx发布了新的文献求助10
29秒前
无敌干扰素完成签到,获得积分10
29秒前
zzmole完成签到,获得积分10
29秒前
ggghh应助大力安柏采纳,获得10
29秒前
Thomas完成签到,获得积分10
29秒前
耍酷的夜雪完成签到,获得积分10
29秒前
koi完成签到,获得积分10
29秒前
美丽的芙完成签到 ,获得积分10
33秒前
重度拖延症的可乐妹完成签到,获得积分10
34秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Gründe der Seele:Die Wiener Psychatrie im 20.Jahrhundert 1000
Development of a Bridge Weigh-In-Motion System: A technology to convert the bridge response to the passage of traffic into data on vehicle configurations, speeds, times of travel and weights 1000
Organic Reactions, Volume 116 1000
Current concepts in cutaneous toxicity : proceedings of the Fourth Conference on Cutaneous Toxicity, Washington, D.C., May 9-11, 1979 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7272287
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8893140
关于积分的说明 18800019
捐赠科研通 6946752
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3204687
关于科研通互助平台的介绍 2376889
邀请新用户注册赠送积分活动 2180178