大体积微孔和富吡啶氮掺杂的纳米多孔碳高效吸附碘用于高能量密度和长寿命Zn-I_(2)水电池

作     者：宫宗帅 宋椿来 柏冲 赵晓梦 罗志强 齐高璨 刘喜正 王成 段月琴 袁志好 Zongshuai Gong;Chunlai Song;Chong Bai;Xiaomeng Zhao;Zhiqiang Luo;Gaocan Qi;Xizheng Liu;Cheng Wang;Yueqin Duan;Zhihao Yuan

作者机构：School of Materials Science and EngineeringTianjin Key Laboratory of Photoelectric Materials&DevicesTianjin University of TechnologyTianjin 300384China College of Engineering and Applied SciencesNanjing UniversityNanjing 210023China 

出 版 物：《Science China Materials》 (中国科学（材料科学（英文版）)

年 卷 期：2023年第66卷第2期

页      面：556-566页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：supported by the Tianjin Natural Science Foundation of China(20JCZDJC00280 and 19JCQNJC05900) the National Key R&D Program of China(2017YFA0700104) the National Natural Science Foundation of China(21905205)。 

主　　题：长循环寿命 高能量密度 容量衰减 密度泛函理论计算 氮掺杂 多孔碳 高负载 循环稳定性 

摘      要：水系锌碘电池(AZIBs)是一种非常受欢迎的绿色储能技术,但它的能量密度极大地限制了其应用.在此,我们报道了一种高能量密度的可充电AZIBs,通过将高质量碘锚定到具有大微孔体积和富吡啶氮掺杂的独特分级多孔碳中来实现.多孔碳结合了微孔对碘的强约束和氮掺杂对碘的强化学吸附的优点,可使碘的负载量高达61.6 wt%.密度泛函理论计算和实验研究表明,氮掺杂所赋予的丰富活性位点能促进AZIBs的氧化还原动力学,吡啶氮掺杂对AZIBs的吸附可逆转化比普通氮掺杂更有效.高负载碘电极在1.0 C时表现出219.3 mA h g^(-1)的高容量,优异的速率性能,以及优越的循环稳定性,在5.0 C时,循环10,000次内的容量衰减极低,每圈仅为0.00147%.由三节电池串联的初步装置,能量密度高,按电池总质量计算可达72.6 W h kg^(-1),几乎是商用铅酸和镍-镉电池能量密度的两倍.该水系电池的高能量密度和长循环寿命使其在大规模储能应用领域具有巨大潜力.