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用于快速充电非水锂离子电容器的异质插层金属有机骨架活性材料
Nature Communications ( IF 14.7 ) Pub Date : 2023-03-16 , DOI: 10.1038/s41467-023-37120-9 Nobuhiro Ogihara 1 , Masaki Hasegawa 2 , Hitoshi Kumagai 1 , Riho Mikita 3 , Naoyuki Nagasako 1
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更新日期:2023-03-18
Nature Communications ( IF 14.7 ) Pub Date : 2023-03-16 , DOI: 10.1038/s41467-023-37120-9 Nobuhiro Ogihara 1 , Masaki Hasegawa 2 , Hitoshi Kumagai 1 , Riho Mikita 3 , Naoyuki Nagasako 1
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基于芳香族二羧酸盐的插层金属有机框架(iMOF)是用于锂基电化学储能装置的有吸引力的负极活性材料。它们以大约 0.8 V vs. Li/Li +存储锂离子,因此避免了电池运行期间的锂金属电镀。然而,它们的快速充电能力是有限的。在这里,为了规避这个问题,我们提出了具有使用机器学习选择并通过溶液喷雾干燥合成的多芳香单元的 iMOF。具有纳米厚度的基于萘的多元材料允许锂离子在非水锂金属电池配置中的可逆存储在 400 mA g -1(即充满电 30 分钟)和 20 °C 时达到 85% 的容量保持率相比以 20 mA g −1循环(即充满电需要 10 小时)。与基于活性炭的正电极组合测试的相同材料,在 0.15 mA cm -2(即充满电 2 小时)和 20 °C 下进行 1000 次循环后,放电容量保持率约为 91%。我们阐明了电荷存储机制,并证明在 Li 嵌入过程中,扭曲的晶体结构通过控制框架振动促进电子离域。结果,相变抑制了相分离,从而有利于电极的快速充电行为。
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