Boosting ion diffusion kinetics of Fe2O3/MoC@NG via heterointerface engineering and pseudocapacitance behavior: An alternative high-rate anode for high‐capacity lithium dual-ion batteries

阳极 动力学 材料科学 锂(药物) 离子 扩散 假电容 化学 电极 电容 超级电容器 物理化学 热力学 有机化学 物理 内分泌学 医学 量子力学
作者
Juan Ding,Yudai Huang,Wei Cheng,Rui Sheng,Zhenjie Liu,Xingchao Wang,Yong Guo,Jiulin Wang,Dianzeng Jia,Xincun Tang,Lei Wang
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:481: 148499-148499 被引量:4
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.148499
摘要

Lithium dual-ion batteries (Li-DIBs) technology is expected to become a leader in replacing lithium-ion batteries (LIBs) to carry out high energy/power density energy storage devices. Unfortunately, the sluggish electrochemical reaction kinetics of anode materials critically restricts their practical development. Here, a Li-DIBs is proposed by using a three-dimensional (3D) structure composed of Fe2O3/MoC heterostructure nanoparticals embedded in a hierarchical mesoporous nitrogen-doped reduction graphene oxide (Fe2O3/MoC@NG) as the anode, which has low Li+ ion diffusion barrier (0.098 eV), high Li+ ion diffusion coefficient (4.99 × 10−11 cm2 s−1) and remarkable rate property (879.2 mA h g−1 at 10 A g−1), and choosing nano-graphite as the cathode. Originating from the respective strengths of Fe2O3/MoC@NG anode and the nano-graphite cathode, the as-constructed Li-DIBs full battery displays high reversible capacity and prominent rate property (103.9 mA h g−1 at 0.05 A g−1 and 48.9 mA h g−1 at 2 A g−1). Specifically, taking advantage of density functional theory (DFT) calculations, the exact paths of PF6− ion intercalation into graphite cathode and Li+ ion diffusion into Fe2O3/MoC@NG anode is obtained, namely PF6− ion transmits along the (0 0 2) face of nano-graphite and Li+ ion diffuses along the heterointerface of Fe2O3/MoC@NG.
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