Reaktive, mit Sauerstoff dotierte 3D-interdigitale carbonhaltige Materialien für Li- und Na-Ionen-Batterien

Carbonhaltige Materialien als Anoden weisen normalerweise eine geringe Kapazität für Lithium-Ionen-Batterien (LIBs) und Natrium-Ionen-Batterien (SIBs) auf. Mit Sauerstoff dotierte carbonhaltige Materialien haben das Potenzial für hohe Kapazität und hervorragende Leistungsfähigkeit. Bis jetzt zeigen jedoch die berichteten mit Sauerstoff dotierten carbonhaltigen Materialien normalerweise eine unterlegene elektrochemische Leistung. Um dieses Problem zu überwinden, wird ein hochreaktives sauerstoffdopiertes 3D-interdigitiertes poröses carbonhaltiges Material entworfen und synthetisiert, das durch das epitaxiale Wachstumsverfahren hergestellt wird, und als Anode für LIBs und SIBs verwendet. Es bietet eine hohe reversible Kapazität, eine hervorragende Leistungsfähigkeit und eine lange Zyklusstabilität (473 mA h g(-1) nach 500 Zyklen für LIBs und 223 mA h g(-1) nach 1200 Zyklen für SIBs, jeweils bei einer Stromdichte von 1000 mA g(-1)), mit einem Kapazitätsverlust von 0,0214 % pro Zyklus für LIBs und 0,0155 % pro Zyklus für SIBs. Die Ergebnisse zeigen, dass der Aufbau einer 3D-interdigitierten porösen Struktur mit reaktiven Sauerstofffunktionsgruppen die elektrochemische Leistung von sauerstoffdopierten carbonhaltigen Materialien erheblich verbessern kann.