Ausbalancierung von grafitischen Nanodomainen und Heteroatom-Dopierung in harten Kohlenstoffen zur Erzielung von hochkapazitiven und langlebigen Anoden für Lithium-Ionen-Batterien

Zusammenfassung: Harte Kohlenstoffe (HKs) haben sich als vielversprechende Kandidaten für kommerzielle Anoden in Lithium-Ionen-Batterien (LIBs) erwiesen. Allerdings bleibt eine schwierige Herausforderung, hohe reversible Kapazitäten bei hohen Lade-/Entladeraten zu erreichen, was die Entwicklung von HKs für LIBs erheblich behindert. Hier wird eine temperaturgesteuerte Strategie vorgeschlagen, um grafitische Nanodomainen und Heteroatom-Dopierungsgehalt in HKs effektiv auszubalancieren, was zu einem erweiterten Kohlenstoffschichtabstand, hoher Leitfähigkeit und reichhaltigen K-Ionen-Interkalationsstellen führt. Elektrode NO-HK 600 weist eine hohe reversible Kapazität von 315,0 mAh g −1 bei 0,2 A g −1 und eine außergewöhnliche zyklische Stabilität (235,0 mAh g −1 nach 1200 Zyklen bei 2,0 A g −1 mit einer Kapazitätserhaltungsrate von 98,82 %) auf. Darüber hinaus zeigen systematische in/ex situ-Experimente einen hoch reversiblen Mechanismus der „Adsorption-Interkalation“, der die Speicherung von K-Ionen steuert und die Herkunft der überlegenen Leistung bestätigt. Diese Arbeiten bieten wertvolle Einblicke in die einfache Herstellung von HK-Anoden mit hoher reversibler Kapazität und schneller Lade-/Entladefähigkeit für LIBs.