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Fe_(3)O_(4) nanoparticles encapsulated in graphitized and inplane porous carbon nanocages derived from emulsified asphalt for a high-performance lithium-ion battery anode

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Frontiers of Materials Science 2024年第2期18卷 89-100页

作者： Dandan Hu linxiu sui Jinjin Shi Dongfeng Li Yuxuan Zhang Yimeng Li Bingbing Hu Xiaoya Yuan School of Materials Science and Engineering Chongqing Jiaotong UniversityChongqing 400074China Institute of Advanced Functional Materials Chongqing Jiaotong UniversityChongqing 400074China Chongqing 2D Materials Institute Liangjiang New AreaChongqing 400044China

In this work,C@Fe_(3)O_(4) composites were prepared through a typical template method with emulsified asphalt as carbon source,ammonium ferric citrate as transition metal oxide precursor,and NaCl as *** an anode for lithium-ion batteries,the optimized C@Fe_(3)O_(4)-1:2 composite exhibits an excellent reversible capacity of 856.6 mA·h·g^(-1)after 100 cycles at 0.1A·g^(-1)and a high capacity of 531.1mA·h·g^(-1)after 300 cycles at 1 A·g^(-1),much better than those of bulk carbon/Fe_(3)O_(4) prepared without *** remarkable cycling performance mainly benefits from its well-designed structure:Fe_(3)O_(4) nanoparticles generated from ammonium ferric citrate during pyrolysis are homogenously encapsulated in graphitized and in-plane porous carbon nanocages derived from petroleum *** carbon nanocages not only improve the conductivity of Fe_(3)O_(4),but also suppress the volume expansion of FesO4 effectively during the charge discharge cycle,thus delivering a robust electrochemical *** work realizes the high value-added utilization of low-cost petroleum asphalt,and can be extended to application of other transition-metal oxides-based anodes.

关键词： emulsified asphalt Fe_(3)O_(4)nanoparticle in-plane pore lithium-ion battery anode

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氮掺杂冰粉基碳包覆Fe_(3)O_(4)及其储锂性能研究

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功能材料 2024年第1期55卷 1016-1024,1030页

作者：隋林秀俞丽芯罗城城胡单单石津津李力孙玉恒胡兵兵曹蔚琦袁小亚重庆交通大学材料科学与工程学院重庆400074 重庆交通大学先进功能材料研究所重庆400074 重庆诺奖二维材料研究院重庆400799

碳包覆策略是能有效解决锂离子电池负极用过渡金属氧化物(TMO)材料在充放电过程中体积膨胀/收缩造成的粉化难题的一种有效途径。采用生物基可食用冰粉作为碳源与草酸高铁铵的水凝胶作为前驱物,经一步高温热解制备氮掺杂的冰粉基碳包覆Fe... 详细信息

碳包覆策略是能有效解决锂离子电池负极用过渡金属氧化物(TMO)材料在充放电过程中体积膨胀/收缩造成的粉化难题的一种有效途径。采用生物基可食用冰粉作为碳源与草酸高铁铵的水凝胶作为前驱物,经一步高温热解制备氮掺杂的冰粉基碳包覆Fe_(3)O_(4),采用XRD、SEM、TEM、XPS、TGA、拉曼光谱、恒电流充放电测试、循环伏安和电化学阻抗谱等方法对样品的形貌、结构和电化学性能进行研究。结果表明,该方法可快速大量制备氮掺杂碳包覆Fe_(3)O_(4)多孔复合材料(N-C@Fe_(3)O_(4)),通过调整原料配比和热处理条件,获得优异的电化学性能。N-C@Fe_(3)O_(4)-5作为锂离子电池负极材料具有良好的循环稳定性(在0.1 A/g电流密度下循环下80圈保持762.74 mAh/g比容量)和较高的倍率性能。相关机理研究表明N-C@Fe_(3)O_(4)复合材料良好倍率性能主要来源于赝电容容量的贡献。复合材料优异的电化学性能是由于碳包覆能够防止纳米颗粒团聚,提高导电性以及形成稳定的固体电解质界面(SEI)膜。冰粉基碳包覆TMO是一种改善其电化学储锂性能的有效途径,可推广并改善其他锂离子电池氧化物负极的储锂性能。

关键词：锂离子电池 Fe_(3)O_(4) 碳包覆冰粉

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纳米蛋黄核壳结构锂离子电池硅碳负极材料研究进展

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复合材料学报 2023年第8期40卷 4390-4415页

作者：隋林秀胡单单石津津袁小亚金湛重庆交通大学材料科学与工程学院重庆400074 重庆交通大学先进功能材料研究所重庆400074 重庆诺奖二维材料研究院重庆400799

由于硅的大体积变化和电导率差等问题,这种容量高达4200 mA·h·g^(-1)的负极材料难以实现商业化。蛋黄核壳结构的硅碳负极是目前锂离子电池硅碳负极材料研究的热点,该结构可以很好地缓解硅负极在充放电过程中因体积膨胀而引发的一系列... 详细信息

由于硅的大体积变化和电导率差等问题,这种容量高达4200 mA·h·g^(-1)的负极材料难以实现商业化。蛋黄核壳结构的硅碳负极是目前锂离子电池硅碳负极材料研究的热点,该结构可以很好地缓解硅负极在充放电过程中因体积膨胀而引发的一系列问题,从而获得优越的储锂性能。本文对蛋黄核壳结构硅碳负极的碳源、结构类型和制备工艺等进行了分类和总结,并对一些重要的结构参数进行了阐述,展望了未来蛋黄核壳结构硅碳负极的发展方向。

关键词：锂离子电池复合材料蛋黄核壳结构硅碳负极固体电解质界面

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Fe^(3+)交联的预包覆Fe_(3)O_(4)纳米粒子改性rGO自支撑膜的储锂性能

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储能科学与技术 2023年第3期12卷 710-720页

作者：曹潘磊隋林秀冯靖芸张维福罗城城袁小亚重庆交通大学材料科学与工程学院重庆400074

本工作采用Fe^(3+)对含有氧化石墨烯(graphene oxide,GO)预包覆Fe_(3)O_(4)的GO自支撑膜进行改性处理制备Fe^(3+)诱导交联的预包覆Fe_(3)O_(4)纳米粒子复合热还原型氧化石墨烯自支撑膜(Fe^(3+)@Fe_(3)O_(4)/r GO)。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等测试手段表征材料组成、结构与形貌,并研究Fe^(3+)@Fe_(3)O_(4)/r GO自支撑膜作为锂离子电池负极的储锂性能。结果表明球状Fe_(3)O_(4)纳米颗粒被GO片层紧密包裹,且经过Fe^(3+)诱导交联的Fe^(3+)@Fe_(3)O_(4)/r GO自支撑膜稳定性显著提高;电化学结果表明,在电流密度为100 m A/g恒流充放电循环100次后,Fe^(3+)@Fe_(3)O_(4)/r GO放电比容量为545 m Ah/g,相比Fe^(3+)交联前的Fe_(3)O_(4)/r GO自支撑膜放电比容量452 m Ah/g明显提高,证明Fe^(3+)交联后的自支撑复合结构显示出优异的电化学循环稳定性。本工作简捷高效的制备阳离子诱导交联GO自支撑膜的方法也可推广到其他比容量较高的活性电极材料,具有广泛的应用前景。

关键词：石墨烯 Fe_(3)O_(4) 交联自支撑储锂性能

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Investigation of charge transfer between donor and acceptor for small-molecule organic solar cells by scanning tunneling microscopy and ultrafast transient absorption spectroscopy

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Nano Research 2022年第9期15卷 8019-8027页

作者： Yuchuan Xiao linxiu Cheng Xinyu sui Qi Wang Jie Chen Dan Deng Jianqi Zhang Xuan Peng Xiaokang Li Xunwen Xiao Ke Deng Xinfeng Liu Zhixiang Wei Qingdao Zeng CAS Key Laboratory of Standardization and Measurement for Nanotechnology CAS Center for Excellence in NanoscienceNational Center for Nanoscience and Technology(NCNST)Beijing 100190China Jiangxi Provincial Key Laboratory of Low-Carbon Solid Waste Recycling School of Geography and Environmental EngineeringGannan Normal UniversityGanzhou 341000China CAS Key Laboratory of Nanosystem and Hierarchical Fabrication CAS Center for Excellence in NanoscienceNational Center for Nanoscience and TechnologyBeijing 100190China Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering University of Chinese Academy of SciencesBeijing 100049China College of Chemistry and Chemical Engineering Gannan Normal UniversityGanzhou 341000China School of Materials and Chemical Engineering Ningbo University of TechnologyNingbo 315211China

Small-molecule organic solar cell is a category of clean energy potential device since charge transfers between donor and *** morphologies,co-assembly behavior,interaction sites,and charge transfer of BTID-nF(n=1,2)/PC71BM donor-acceptor system in the active layer of organic solar cell have been studied employing scanning tunneling microscopy(STM),scanning tunneling spectroscopy(STS),density functional theory(DFT)calculations,and transient absorption(TA)*** results show that BTID-1F and BTID-2F form bright strip structures,whereas BTID-nF(n=1,2)/PC71BM form ridge-like structures with each complex composed of one BTID-nF(n=1,2)molecule and four PC71BM molecules which adsorbed around the BTID-nF(n=1,2)molecule by S···π*** the assistance of S···πinteraction between BTID-nF(n=1,2)and PC71BM,BTID-nF(n=1,2)/PC71BM co-assembled ridge-like structures are more stable than the BTID-nF(n=1,2)ridge *** investigate the charge transfer of BTID-nF(n=1,2)/PC71BM system,STS measurements,DFT calculation,and TA spectroscopy are further *** results show that charge transfer occurs in BTID-nF(n=1,2)/PC71BM system with the electron transferring from BTID-nF(n=1,2)molecules to PC71BM.

关键词： organic solar cells scanning tunneling microscopy transient absorption spectroscopy charge transfer donor-acceptor system

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