우리 회사 고객이 신에너지 재료와 부품: 마그네슘 이온 전지 방향에서 진전을 이룬 것을 축하합니다

02 논문 연구 배경

플렉시블 전자 장비가 번창함에 따라 고성능의 플렉시블 에너지 저장 시스템을 탐색하고 개발하는 것이 더욱 관건이 되고 있다.그 중, 플렉시블 리튬 이온 배터리는 플렉시블 전자와 웨어러블 기기의 실제 응용에서 이미 중대한 진전을 이룩했지만, 제한된 리튬 자원으로 인한 높은 비용과 통제할 수 없는 리튬 결정 형성으로 인한 안전 위험은 그 진일보한 개발과 응용에 도전이 되었다.따라서 높은 천연 풍도, 낮은 비용, 높은 안전성을 갖춘 대체 배터리 시스템 개발이 절실하다.충전 가능한 마그네슘 이온 전지는 리튬 기반 전지 시스템의 신뢰할 수 있는 대체품이 될 것으로 기대된다. 마그네슘 자원이 풍부하고 원가가 저렴하며 이론이 용량보다 높고 적합한 환원 전위를 가지고 있어 전기화학 퇴적/용해 과정에서 나뭇가지 모양의 결정체가 형성되지 않아 조작 안전성이 높다.그러나 마그네슘 이온 전지의 유연성 전극 재료에 대한 연구는 극히 적다.최근 몇 년 동안 정전기 방사는3D 다공성 필름을 만드는 거예요.편리、구비비용 효율과 업계 타당성을 위한 기술 중 하나로, 점점 더 많은 연구자들이 전방 나노섬유 위키 복합재료를 유연한 전극으로 사용하는 데 집중하고 있다.

03 논문 하이라이트 / 요약

플렉시블 전자 기술의 발전에 따라 이에 맞는 플렉시블 전력 공급 시스템의 개발이 필수적이다.마그네슘 이온 배터리 (MIB) 는 차세대 배터리 시스템으로서 유연한 전자 장치의 전원으로서 큰 잠재력을 보여줍니다.그러나 플렉시블 마그네슘 이온 전지에 대한 연구는 여전히 초기 단계에 있으며 새로운 신뢰할 수있는 플렉시블 전극을 탐구하는 것이 중요합니다.이 글은 정전기 방사법을 통해 원위열 환원 공정을 결합하여 이중 금속 Bi-Sn 나노 입자가 탄소 나노 섬유에 고정된 접착제가 없고 유연한 자체 지지 전극을 제조하였다 (CNF@Bi-Sn)에서 구성되며 마그네슘 이온 배터리에 적용됩니다.CNF@Bi-Sn유연한 전극 소재의 구조적 안정성을 높이고 Mg를 촉진하는 다단계 구멍 구조의 탄소 나노 섬유 프레임, 균일하게 분산된 나노 레벨 Bi-Sn 입자 및 증가된 위상/결정계 등의 장점을 동시에 통합했습니다.²⁺의 확산 동력학.CNF@Bi-Sn합금 음극은 우수한 전기화학 성능을 나타내며, 높은 초기 대비 용량은 738mAhg이다⁻¹, 뛰어난 배율 성능 및 순환 안정성, 40mAg⁻¹의 전류 밀도에서 100회 순환 후에도 150mAhg 유지⁻¹의 가역 용량입니다.이 작업은 정량 역학 분석, 비원위 SEM, TEM 및 XRD 등의 수단을 통해 순환 과정에서 유연한 전극 재료의 구조 변화 및 가역 양상 합금화/탈합금화 전환 반응에 기반한 마그네슘 저장 메커니즘을 밝혀냅니다.또한 전체 배터리를 조립하여 실제 응용에서의 잠재력을 보여주었습니다.이 연구는 고성능의 유연성 자체 지지합금 음극을 탐색하고 개발하는 데 새로운 아이디어를 제공했다.

04그림 해석

그림 1:CNF@Bi-Sn의 제조 다이어그램 및 플렉시블 디스플레이

1: Bi-Sn 나노 입자가 탄소 나노 섬유에 균일하게 고정되어 마그네슘 이온 전지의 유연한 자체 지지 음극으로

정전기 방사 및 제자리 열 복원 방법은 이중 금속 Bi-Sn 나노 입자를 부하하는 유연한 필름 (CNF@Bi-Sn), 다양한 변형 (구부러짐, 왜곡, 접힘 등) 을 견딜 수있는 좋은 유연성을 나타냅니다.배터리 조립 과정에서 집류체, 전도제, 접착제 등은 사용되지 않았다.SEM과 TEM을 통해 Bi-Sn 나노 입자가 탄소 나노 섬유에 균일하게 분포되어 있음을 알 수 있습니다.

그림 2: 설명CNF@Bi-SnSEM 이미지(a, b);CNF@Bi-Sn의 TEM 이미지(c,d);HAADF-STEM 이미지 및 해당 C, Bi 및 Sn 요소 분포도(e-h);CNF@Bi-SnHR-TEM 이미지 (i, j) 및CNF@Bi-Sn선택한 전자 회절(SAED) 이미지(k, l)입니다.

2:CNF@Bi-Sn높은 가역 용량, 우수한 배율 성능 및 우수한 순환 안정성

CNF@Bi-Sn738mAhg 지원^-1의 높은 초기 비율 용량은 서로 다른 배율 순환을 거친 후 방전 비율 용량이 214mAhg로 회복될 수 있다^-1증명했어CNF@Bi-Sn전극은 좋은 배율 성능을 가지고 있다.그리고 40mAg에서.^-1의 전류 밀도에서 100회 순환 후에도 150mAhg를 유지할 수 있다^-1의 높은 가역 용량입니다.

그림삼:샘플의 전기화학 마그네슘 저장 성능을 보여주었다.（a）CNF@Bi-Sn0.1mVs⁻¹스윕 속도에서 순환 볼트암페어 커브(CV 커브)（b）CNF@Bi、CNF@Sn화CNF@Bi-Sn의 배율 성능（c）CNF@Bi-Sn서로 다른 전류 밀도에서 충전 및 방전 곡선;CNF@Bi-Sn40mAg에서^-1전류 밀도에서 순환100회 순환 성능(d) 및 100mAg^-1전류 밀도에서 순환200회의 반복 성능 (e)（f）CNF@Bi、CNF@Sn화CNF@Bi-Sn의 나이퀴스트 그림 (그림은 그에 대응하는 등가 회로 모델);（g）CNF@Bi-Sn서로 다른 스캐닝 속도에서 전극의 CV 곡선;(h) 서로 다른 스캐닝 속도에서 용량 제어 용량과 확산 제어 용량의 기여 비율.

3: 비원위 표징을 통해 마그네슘화/탈마그네슘화 과정 중의 구조 변화와 마그네슘 저장 메커니즘을 밝혀냈다

비 제자리 SEM, TEM 및 XRD 등의 표징 방법을 통해 쌍CNF@Bi-Sn마그네슘화 / 탈마그네슘화 과정 중의 형상과 구조 변화를 연구하였다.TEM이 증명했어요.CNF@Bi-Sn전극은 충분한 방전 (마그네슘 장착) 과 충전 (탈마그네슘) 후에도 Bi-Sn 나노 입자가 탄소 나노 섬유에 잘 싸여 균일하게 분산되어 합금화 과정에서 부피 변화를 효과적으로 완화하고 활성 재료의 손실을 방지합니다.EDS 결과는 방전 상태에서 Bi, Sn 및 Mg 요소가 탄소 기질에 균일하게 분포되어 있음을 보여주었으며 비 제자리 XRD도 확인했습니다.CNF@Bi-Sn전극의 마그네슘 저장 기능은 가역적인 양상합금화/탈합금화 전환 반응에 기초한다.

그림사:보여줬어CNF@Bi-SnSEM 이미지(a), TEM 이미지(b, c), HAADF-STEM 이미지 및 해당 Bi, Sn 및 Mg 요소 분포도(d), HR-TEM 이미지(e), XRD 스펙트럼(f), 최대 방전 상태에서 20회 순환CNF@Bi-Sn전극이 충방전 상태에서 구조가 변하는 도식 (g).

05 이 문서에 사용된 장치

류보 선생님 과제팀이 실험에 사용한소형 조력관식로과멱기기가 제공하였고 론문에서도 안휘성 과멱기기유한회사를 특별히 언급하였는데 이는 선생님이 과멱기기에 대한 선택과 인정에 매우 감사를 드린다.