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261 / 2024-03-14 16:27:45
Origin of size effect in hard carbon anodes
Size effect; Low-potential plateau capacity; Storage mechanism; Reaction depth
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硬碳作为锂、钠、钾离子电池负极材料具有广阔的应用前景，增强其低电位平台容量对于构建高能量密度器件至关重要。既往研究表明，阳极颗粒的大小对低压平台容量有很强的影响。阐明尺寸对HC的影响有助于提高储能器件的能量密度。本文对“无序碳”和“纳米石墨碳”进行建模，以排除LIB、SIB和PIB中的低电位存储机制。当两个模型碳作为阳极进行测试时，HCs对Li、Na和K表现出不同的离子存储趋势，LIBs没有明显的平台容量，而SIBs和PIBs则实现了高平台容量。特别是，对于PIB，“无序碳”和“纳米石墨碳”都具有显着的低电位特性。基于理论计算和原位表征，证明了“无序碳”通过扩散控制的孔隙填充机制储存钾，而“纳米石墨碳”则通过扩散控制的插入机制进行储存。“无序碳”的电荷容量（低于1.5 V）为271.0 mAh g -1，粒径为248 nm，优于粒径为256 nm（253.1 mAh g-1）的“纳米石墨碳”。然而，由于缺陷结构对离子的强捕获能力（r'3=[1-Qr/Q0] ×R3，ω=r/R），低潜位钾储存容量与粒径之间的拟合关系在“无序碳”中呈现出急剧下降的抛物线关系。相比之下，低电位钾储存能力与粒径之间存在平坦的抛物线关系，存在于“纳米石墨碳”中。同时，构建了反应深度模型，进一步阐明了大小对低潜位钾储存能力的影响。对于“无序碳”，半径利用率分别为100%、51%、29%和5%，呈急剧下降趋势。而“纳米石墨碳”的半径利用率分别为 100 %、55 %、40 % 和 35%。该计算结果与实际拟合数据一致。本文揭示了尺寸效应对低压平台容量的影响机制，有助于构建高能量密度器件。
重要日期
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会议日期
05月29日
2024
至06月01日
2024
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05月08日 2024
初稿截稿日期
主办单位
中国矿业大学
历届会议
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2022年05月26日 中国 徐州市
第九届能源、资源、环境与可持续发展国际会议 -
2019年05月31日 中国 Xuzhou
能源、资源、环境与可持续发展国际会议
