一种石墨烯多层结构中sp-碳诱导转化的低应变阴极

由正形石墨烯(GDY)和CuS交替形成的多层结构被很好地设计用于无锂阴极。这种概念验证架构有效地整合了GDY的优势,并产生了新的功能异质结(sp-C-S-Cu杂化键)。逐层2D限制效应成功避免了结构坍塌,选择性传输极大地抑制了活性组分的穿梭,界面sp-C-S-Cu杂化键显著调节了相转化反应。GDY的这种新的sp-C-S-Cu杂化极大地改善了反应动力学和可逆性,并且阴极提供高达934 Wh kg-1的能量密度和1200次高速循环的未衰减寿命。

中国科学院化学研究所李玉良研究团队报道了一种石墨烯多层结构中sp-碳诱导转化的低应变阴极。相关项研究成果发表在2023年6月14日出版的《德国应用化学》。

由正形石墨烯(GDY)和CuS交替形成的多层结构被很好地设计用于无锂阴极。这种概念验证架构有效地整合了GDY的优势,并产生了新的功能异质结(sp-C-S-Cu杂化键)。逐层2D限制效应成功避免了结构坍塌,选择性传输极大地抑制了活性组分的穿梭,界面sp-C-S-Cu杂化键显著调节了相转化反应。GDY的这种新的sp-C-S-Cu杂化极大地改善了反应动力学和可逆性,并且阴极提供高达934 Wh kg-1的能量密度和1200次高速循环的未衰减寿命。

研究结果表明,基于GDY的界面策略的成功将大大促进转换型阴极的有效利用。

附:英文原文

Title: A Low-Strain Cathode by sp-Carbon Induced Conversion in Multi-Level Structure of Graphdiyne

Author: Xiaoya Gao, Jianxin Tian, Shujin Cheng, Zicheng Zuo, Rui Wen, Feng He, Yuliang Li

Issue&Volume: 2023-06-14

Abstract: A multi-level architecture alternatively formed by the conformal graphdiyne (GDY) and CuS is well engineered for Li-free cathode. Such a proof-of-concept architecture efficiently integrates the advantages of GDY and produces new functional heterojunctions (sp-C-S-Cu hybridization bond). The layer-by-layer 2D confinement effect successfully avoids structural collapse, the selective transport greatly inhibits the shuttling of active components, and the interfacial sp-C-S-Cu hybridization bond significantly regulates the phase conversion reaction. Such new sp-C-S-Cu hybridization of GDY greatly improves the reaction dynamics and reversibility, and the cathode delivers an energy density up to 934 Wh kg-1 and an unattenuated lifespan of 1200 cycles at high rate. Our results indicate that the success of the GDY-based interface strategy will greatly promote the efficient utilization of the conversion-type cathodes.

DOI: 10.1002/anie.202304491

Source: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202304491

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