view in publisher's site

Low Temperature Pyrolyzed Soft Carbon as High Capacity K-Ion Anode

K-ion batteries (KIBs) are emerging as an alternative solution for large-scale energy storage. Carbon materials, including graphite and nongraphitic carbons such as soft carbons and hard carbons, have been studied as anode materials for K-ion storage. However, to date, it has been rarely reported that bulk carbon anode materials could reach a capacity of 350 mAh/g, given in a potential range of 0–2 V. Herein, we report that soft carbon (SC) obtained by annealing an organic molecular solid of PTCDA at a low temperature of 700°C demonstrates a reversible capacity of 350 mAh/g, excellent rate capability, and good cycling performance. Characterization, including neutron total scattering and pair distribution function studies, shows that this high-capacity material is composed of extremely small graphitic fragments with a large number of edge-defect sites. The extra capacity of the low temperature pyrolyzed soft carbon comes from a potential range from 0.6 to 2.0 V vs K+/K. The computational studies reveal that K-ions bind armchair edge sites at 1.5 V but bind point defects of monovacancy and divacancy at much lower potentials around 0.3 V. This study suggests that the additional capacity may correlate to abundant edge defects of soft carbon domains for K-ion storage.

دمای پایین pyrolyzed کربن نرم به عنوان ظرفیت بالا یون K یون

باتری‌های یونی k- (kibs)به عنوان یک راه‌حل جایگزین برای ذخیره‌سازی انرژی در مقیاس بزرگ در حال ظهور هستند. مواد کربن شامل کربن‌های گرافیت و کربن‌های سخت، مانند کربن‌های نرم و کربن‌های سخت، به عنوان مواد آند برای ذخیره یون K مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. با این حال تا به امروز، به ندرت گزارش شده‌است که مواد آند کربن عمده می‌تواند به ظرفیت ۳۵۰ mAh / g برسد که در محدوده پتانسیل ۰ تا ۲ ولت است. Herein، ما گزارش می‌دهیم که کربن نرم (SC)با تابکاری یک جامد مولکولی آلی PTCDA در دمای پایین ۷۰۰ درجه سانتی گراد، ظرفیت قابل‌برگشت ۳۵۰ mAh / g، قابلیت سرعت عالی، و عملکرد خوب دوچرخه‌سواری را نشان می‌دهد. ویژگی، از جمله پراکندگی کلی نوترون و مطالعات تابع توزیع جفت، نشان می‌دهد که این ماده با ظرفیت بالا از قطعات گرافیتی بسیار کوچک با تعداد زیادی محل نقص لبه تشکیل شده‌است. ظرفیت اضافی دمای پایین pyrolyzed کربن نرم از دامنه پتانسیل از ۰.۶ تا ۲.۰ V در برابر K + / K حاصل می‌شود. مطالعات محاسباتی نشان می‌دهند که یون‌های K - یون‌های لبه صندلی راحت را در ۱.۵ V اتصال می‌دهند اما نقص‌های نقطه‌ای of و divacancy را در پتانسیل‌های بسیار پایین حدود ۰.۳ ولت به هم متصل می‌کنند. این مطالعه نشان می‌دهد که ظرفیت اضافی ممکن است با نقص‌های لبه نرم دامنه‌های کربن نرم برای ذخیره یون K مرتبط باشد.

ترجمه شده با

Download PDF سفارش ترجمه این مقاله این مقاله را خودتان با کمک ترجمه کنید
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

95/12/18 - با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس و کروم٬ چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.