Aromatic Organic Small-Molecule Material with (020) Crystal Plane Activation for Wide-Temperature and 68000 Cycle Aqueous Calcium-Ion Batteries

材料科学 水溶液 阳极 普鲁士蓝 化学 无机化学 电化学 电极 有机化学 物理化学
作者
Fan Qiao,Junjun Wang,Ruohan Yu,Meng Huang,Lei Zhang,Wei Yang,Hong Wang,Jinsong Wu,Lei Zhang,Yalong Jiang,Qinyou An
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:17 (22): 23046-23056 被引量:40
标识
DOI:10.1021/acsnano.3c08645
摘要

Calcium-ion batteries are an emerging energy storage device owing to the low redox potential of Ca2+/Ca and the naturally abundant reserves of the Ca element. However, the high charge density and large radius of Ca2+ lead to a low calcium storage capacity or unsatisfactory cycling performance for most electrode materials. Herein, we report the organic crystal 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic diimide (PTCDI) as an anode material for aqueous calcium-ion batteries (ACIBs) in a water-in-salt electrolyte. PTCDI delivers a high discharge capacity of 131.8 mAh g–1, excellent rate performance (86.2 mAh g–1@10000 mA g–1), and an ultralong life of 68000 cycles (over 470 days) with a high capacity retention of 72.7%. The calcium storage mechanism of PTCDI is shown to be an enolization reaction by in situ attenuated total reflectance Fourier-transform infrared and ex situ X-ray photoelectron spectroscopy. The activation mechanism of PTCDI microribbon splitting along the (020) crystal plane is studied by in situ X-ray diffraction, 3D tomography reconstruction technologies, and ex situ transmission electron microscopy. In addition, the Ca2+ storage sites and diffusion pathways of PTCDI are studied by density functional theory calculations. Finally, by matching a high-voltage Prussian blue analogue cathode, the assembled aqueous calcium-ion full cells exhibit excellent wide-temperature operating capability (−20 to +50 °C) and an ultralong life of 30000 cycles. Further, an aqueous calcium-ion pouch cell is constructed and exhibits a long lifetime of over 500 cycles.
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
oppt完成签到,获得积分10
刚刚
万能图书馆应助super chan采纳,获得10
1秒前
1秒前
4秒前
吴逸彪发布了新的文献求助10
4秒前
Sichen孟完成签到,获得积分20
5秒前
6秒前
景飞丹发布了新的文献求助30
7秒前
悲惨服务员完成签到,获得积分10
7秒前
丰富思枫完成签到 ,获得积分10
7秒前
风中湘完成签到,获得积分20
7秒前
yff发布了新的文献求助10
8秒前
陈小宇kk完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
风中湘发布了新的文献求助10
10秒前
甩看文献完成签到,获得积分10
10秒前
caicai完成签到,获得积分10
12秒前
寒雪完成签到,获得积分20
12秒前
12秒前
沐沐完成签到,获得积分10
14秒前
科研通AI6.1应助走之采纳,获得10
15秒前
18秒前
柿莴完成签到 ,获得积分10
21秒前
花薇Liv完成签到,获得积分10
21秒前
syyyn完成签到,获得积分10
21秒前
栗筝完成签到,获得积分10
22秒前
吃吃喝喝完成签到,获得积分10
22秒前
要减肥的凝海完成签到,获得积分10
23秒前
完美世界应助liangxianli采纳,获得10
23秒前
兴奋冬萱发布了新的文献求助10
24秒前
super chan发布了新的文献求助10
25秒前
25秒前
25秒前
鲤鱼一一完成签到,获得积分10
26秒前
小泽完成签到,获得积分10
28秒前
周周发布了新的文献求助10
28秒前
29秒前
29秒前
30秒前
31秒前
高分求助中
(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
Developing Genetic Editing Tools for Lysobacter 2000
卤化钙钛矿人工突触的研究 2000
Моделирование процессов самоорганизации в кристаллообразующих системах 1000
History of U.S. Space Surveillance and Satellite Cataloging 1000
Malcolm Fraser : a biography 700
Handbook of Optical Systems,Volume 6:Advanced Physical Optics 666
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 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6514608
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8308047
关于积分的说明 17754093
捐赠科研通 5616430
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2924688
邀请新用户注册赠送积分活动 1901661
关于科研通互助平台的介绍 1763071