Popcorn-like niobium oxide with cloned hierarchical architecture as advanced anode for solid-state lithium ion batteries
Popcorn-like niobium oxide with cloned hierarchical architecture as advanced anode for solid-state lithium ion batteries
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具有克隆分层结构的爆米花状氧化铌作为固态锂离子电池的先进阳极
DOI：
10.1016/j.ensm.2019.09.017
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发表时间：
2020-03
影响因子：
20.4
通讯作者：
Tu Jiangping
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Shen Shenghui;Zhang Shengzhao;Cao Xuan;Deng Shengjue;Pan Guoxiang;Liu Qi;Wang Xiuli;Xia Xinhui;Tu Jiangping
高功率固态锂离子电池的发展与电极材料的突破密切相关。在这项工作中，我们首次报道了一个爆米花状铌氧化物克隆层次结构通过牺牲膨化米碳（PRC）模板和溶剂热方法。爆米花状Nb_2O_5（PL-Nb_2O_5）具有由初级Nb_2O_5纳米晶自组装而成的交联二维二次Nb_2O_5纳米片的三级结构。令人印象深刻的是，这种精致的分层结构为离子/电子提供了连续的快速传输路径，并提高了比表面积和孔隙率，从而加速了反应动力学，并与凝胶聚合物电解质（GPE）具有良好的相容性。因此，该爆米花状Nb2O5电极在凝胶聚合物电解质中具有上级锂离子储存性能，具有良好的高倍率容量（5C时为126 mA h g-1，10C时为103 mA h g-1）和稳定的长期循环性能（5C下1000次循环后为75 mA h g-1）。我们的研究结果提出了一种新的生物启发的模板方式，用于构建固态储能系统的克隆金属氧化物架构。
The advancement of high-power solid-state lithium ion batteries (LIBs) is closely in connection with the breakthrough of electrode materials. In this work, for the first time, we report a popcorn-like niobium oxide with cloned hierarchical architecture via sacrificial puffed rice carbon (PRC) template and solvothermal method. The popcorn-like Nb2O5(PL-Nb2O5) shows a tertiary hierarchical macrocellular structure with cross-linked 2D secondary Nb2O5nanoflakes, which are composed of primary self-assembled Nb2O5nanocrystals. Impressively, this exquisite hierarchical architecture offers continuous fast transport paths for ion/electron and improves the specific surface area & porosity, resulting in accelerated reaction kinetics and good compatibility with gel polymer electrolyte (GPE). Accordingly, the popcorn-like Nb2O5electrode is endowed with superior lithium ion storage performance in gel polymer electrolyte with good high-rate capacities (126 mA h g-1at 5C and 103 mA h g-1at 10C) and stable long-term cycling performance (75 mA h g-1after 1000 cycles at 5C). Our findings propose a new bioinspired template way for construction of cloned metal oxides architectures for solid-state energy storage systems.
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