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一种创新型的高性能钠离子电容器

发布时间:2018-11-05 来源: 责任编辑:xueqi

【导读】钠离子电容器(SICs)具备高能量密度、高功率密度、长循环寿命和低成本等优点而受到广泛关注。然而,高性能阳极材料缺乏和预处理工艺繁琐阻碍了SICs的实际应用。新加坡南洋理工大学Pooi See Lee团队提出一种简单有效的方法,使用Fe1−xS阳极材料和醚基电解质,制得高性能的SICs。相关文章已发表在 Small 期刊上。
 
电子汽车和消费电子产品需求在不断增长,而全球化石能源危机只会更加严峻。在这种情况下,新型能源储存系统应运而生,例如基于石墨阳极电极和活性炭阴极电极的锂离子电容器(LICs)已经实现商业化。
 
但地壳中锂(Li)资源的分布不均匀和缺乏是不可忽视的问题。与锂相比,钠(Na)在全世界范围广泛分布且含量丰富,可以大幅降低电容器的成本;而且Na和Li有相似的物理和化学性质。因此,钠离子电容器(SICs)的开发吸引了越来越多的关注。许多相关研究面临的挑战是,缺乏一种阳极材料,不仅低成本,而且具有高比容量、高倍率性能和高循环稳定性等高性能。
 
新加坡南洋理工大学Pooi See Lee团队使用Fe1−xS纳米片作为阳极材料,用NaPF6的二甲醇二甲醚(DGM)溶液作为电解质,制得了高性能的SICs。这种SICs具有88Wh/kg的高能量密度和11500W/kg的高功率密度,在9000次循环后可以实现93%的高容量保持率。 
 
这种创新的方法不仅制得高能量密度、高功率密度和长循环寿命的低成本SICs,为解决SICs中的预嵌钠问题提供新的方案,而且敲开了下一代混合电容器系统的大门。
 
Fe1−xS纳米片典型的SEM图片
 
Fe1−xS电极在不同电解质下的长期循环稳定性
 
(a) 扫描速率0.1-1mV·s-1范围内Fe1−xS电极的CV曲线;
(b)阳极/阴极峰值电流的b值分析;
(c)不同扫描速率下的电荷贡献;
(d)扫描速率0.5mV·s-1下的电容贡献
 
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