AFM：双金属氮氧化物的氧空位调控，助力先进锂离子电容器
newbee
2020-05-22
随着电动汽车和大型智能电网的快速发展，未来的储能设备应提供长循环寿命，超高功率和高能量密度。作为有前途的储能系统，锂离子电容器（LIC）结合锂离子电池（LIB）和超级电容器（SC）两种系统的优点，是弥合他们之间差距的新技术。然而，高性能LIC的发展之所以受到限制，是因为电池型负极中的Li+插入/脱出反应比电容器型正极中的离子吸附/脱附过程要慢。为了应对这一挑战，山东大学郝霄鹏等人认为二元金属氧化物比单金属氧化物具有更高的电化学活性和更高的容量，并提出了一种新颖的策略来突破体积膨胀和低电导率的主要瓶颈。
本文要点：
1） 将具有氧空位的双金属氮氧化物（NiCoON）引入NiCo2O4纳米线的表面，用于锂离子电容器（LICs）的负极。
2） 通过电子顺磁共振，X射线光电子能谱表征和第一性原理计算研究了表面上的氧空位和多种价态的调控机制。
3） 得益于电导率的显著提高和活性位点的浓度增加，优化后的NiCoON电极可提供出色的容量（0.2 A g-1下为1855 mAh g-1）和倍率性能。
4） 由NiCoON负极和N掺杂碳纳米线正极组装而成的LIC设备具有出色的倍率性能，高能量密度（148.5 Wh kg-1）和出色的功率密度（30 kW kg-1）。
Shouzhi Wang, et al., Oxygen Vacancy Modulation of Bimetallic Oxynitride Anodes toward Advanced Li‐Ion Capacitors, Adv. Funct. Mater. 2020
DOI: 10.1002/adfm.202000350
https://doi.org/10.1002/adfm.202000350