Endorsing Na+ storage mechanism in low tortuosity, high plateau capacity hard carbon towards development of high-performance sodium-ion pouch cells

曲折 阳极 阴极 电化学 材料科学 碳纤维 微观结构 电极 成核 化学工程 纳米技术 化学 复合材料 冶金 工程类 有机化学 多孔性 物理化学 复合数
作者
K. Bhawana,Manoj Gautam,Govind Kumar Mishra,Nilanjan Chakrabarty,S. Wajhal,Dhruv Kumar,Dimple P. Dutta,Sagar Mitra
出处
期刊:Carbon [Elsevier BV]
卷期号:214: 118319-118319 被引量:20
标识
DOI:10.1016/j.carbon.2023.118319
摘要

Understanding the disordered structure of hard carbon and the sodium-ion storage mechanism is essential for the commercialization of sodium-ion batteries (SIBs). Herein, we have successfully synthesized low tortuosity hard carbon with high plateau capacity at low voltage regions. This study first explores the correlation between the pore structure, sodium-ion diffusion pathway, and half-cell performance. Furthermore, the Na+ storage mechanism has been studied in detail by electrochemical and surface characterizations. The distribution of relaxation times (DRT) was used for a deeper understanding of electrode reactions. Additionally, the correlation between porosity and tortuosity was established with structural evolutions on the synthesized hard carbon. For anode structure, the Na+ pathway was examined by tortuosity experiment and validated by the COMSOL simulation study. The anode electrode performance displayed a low voltage-plateau and high discharge capacity of ∼301 mAh g−1 at 0.1C (∼35 mA g−1 with excellent cyclic stability even at 1C (∼350 mA g−1) and extended up to 1000 cycles with ∼94% capacity retention. Later, the full-cell fabricated with hard carbon as an anode and polyanionic sodium vanadium phosphate (Na3V2(PO4)3) as the cathode exhibited a superior cyclic performance up to 450 cycles at 0.1C. Further, the pouch cell (∼100 mAh designed capacity) was fabricated and exhibited favorable cyclic stability up to 300 cycles and delivered ∼135.2 Wh kg−1 of energy density at the cell level. This research may offer a distinct hard carbon microstructure that will be effective in developing high-performance practical SIBs.
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
缓慢的语琴完成签到 ,获得积分10
3秒前
饱满语风发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
英俊的铭应助科研通管家采纳,获得10
4秒前
脑洞疼应助科研通管家采纳,获得10
4秒前
聪明的惜芹完成签到,获得积分10
8秒前
麻瓜完成签到,获得积分20
9秒前
9秒前
田様应助要减肥的慕山采纳,获得10
12秒前
13秒前
llc完成签到 ,获得积分10
14秒前
16秒前
科研通AI5应助Dannie采纳,获得20
19秒前
希望天下0贩的0应助湫栗采纳,获得10
19秒前
圆圆发布了新的文献求助10
20秒前
21秒前
22秒前
22秒前
啊凡完成签到 ,获得积分10
23秒前
99v587发布了新的文献求助10
25秒前
26秒前
26秒前
26秒前
干饭发布了新的文献求助10
26秒前
洛敏夕5743完成签到,获得积分20
28秒前
28秒前
江月年完成签到 ,获得积分10
28秒前
天天快乐应助圆圆采纳,获得10
28秒前
湫栗发布了新的文献求助10
32秒前
花花完成签到 ,获得积分10
33秒前
斯文道之发布了新的文献求助10
33秒前
35秒前
111完成签到,获得积分10
35秒前
喜悦寒凝完成签到,获得积分10
35秒前
36秒前
37秒前
37秒前
liumou完成签到,获得积分10
38秒前
杭浩然发布了新的文献求助10
38秒前
科研通AI2S应助干饭采纳,获得10
39秒前
高分求助中
【此为提示信息,请勿应助】请按要求发布求助,避免被关 20000
Encyclopedia of Geology (2nd Edition) 2000
Maneuvering of a Damaged Navy Combatant 650
Периодизация спортивной тренировки. Общая теория и её практическое применение 310
Mixing the elements of mass customisation 300
the MD Anderson Surgical Oncology Manual, Seventh Edition 300
Nucleophilic substitution in azasydnone-modified dinitroanisoles 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3780043
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3325422
关于积分的说明 10222930
捐赠科研通 3040579
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1668903
邀请新用户注册赠送积分活动 798857
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 758614