基于共价有机框架复合材料的锂硒电池应用

李路路 姚路 段力

引用本文: 李路路, 姚路, 段力. 基于共价有机框架复合材料的锂硒电池应用[J]. 物理化学学报, 2019, 35(7): 734-739. doi: 10.3866/PKU.WHXB201806063 shu
Citation:  LI Lulu, YAO Lu, DUAN Li. Application of Lithium-Selenium Batteries Using Covalent Organic Framework Composite Cathodes[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2019, 35(7): 734-739. doi: 10.3866/PKU.WHXB201806063 shu

基于共价有机框架复合材料的锂硒电池应用

    通讯作者: 段力, franklinduan@sjtu.edu.cn
  • 基金项目:

    国家自然科学基金(61376003)资助项目

摘要: 本文利用溶剂热反应方法,在多壁碳纳米管(MWCNTs)管壁上生长了共价有机框架(TpPa-COF)材料,并将这种核壳多壁碳纳米管/共价有机框架纳米复合材料(MWCNTs@TpPa-COF)成功应用在锂硒电池上。利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等手段对材料结构进行表征,结果表明多壁碳纳米管和共价有机框架材料成功复合。电化学测试结果表明,该材料在电流密度3C (1C = 675 mA∙g−1)下的质量比容量为463.5 mAh∙g−1,500次循环后能保持99%的库仑效率,表明锂硒电池具有优异的循环稳定性和较长的循环寿命。

English

    1. [1]

      Fan, S.; Zhang, Y.; Li, S. H.; Lan, T. Y.; Xu, J. L. RSC Adv. 2017, 7, 21281. doi: 10.1039/C6RA28463A

    2. [2]

      Su, J.; Wu, X. L.; Lee, J. S.; Kim, J.; Guo, Y. G. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 2508. doi: 10.1039/C2TA01254E

    3. [3]

      Huang, S. Z.; Cai, Y.; Jin, J.; Liu, J.; Li, Y.; Yu, Y.; Wang, H. E.; Chen, L. H.; Su, B. L. Nano Energy 2015, 12, 833. doi: 0.1016/j.nanoen.2015.01.040

    4. [4]

      Li, Z.; Wu, H. B.; Lou, X. W. Energy Environ. Sci. 2016, 9, 3061. doi: 10.1039/C6EE02364A

    5. [5]

      Ding, Y. L.; Kopold, P.; Hahn, K.; van Aken, P. A.; Maier, J.; Yu, Y. Adv. Funct. Mater. 2016, 26, 1112. doi: 10.1002/adfm.201504294

    6. [6]

      Liu, X.; Huang, J. Q.; Zhang, Q.; Mai, L. Q. Adv. Mater. 2017, 29, 1601759. doi: 10.1002/adma.201601759

    7. [7]

      Zhang, J.; Yang, C. P.; Yin, Y. X.; Wan, L. J.; Guo, Y. G. Adv. Mater. 2016, 28, 9539. doi: 0.1002/adma.201602913

    8. [8]

      Yin, Y. X.; Xin, S.; Guo, Y. G.; Wan, L. J. Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52(50), 13186. doi: 10.1002/anie.201304762

    9. [9]

      Park, S. K.; Lee, J.; Hwang, T.; Piao, Y. Z. J. Mater. Chem. A 2017, 5, 975. doi: 10.1039/C6TA08557A

    10. [10]

      Wang, H. Q.; Zhang, W. C.; Liu, H. K.; Guo, Z. P. Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55(12), 3992. doi: 10.1002/anie.201511673

    11. [11]

      刘帅, 姚路, 章琴, 李路路, 胡南滔, 魏良明, 魏浩.物理化学学报. 2017, 33(12), 2339.doi: 10.3866/PKU.WHXB201706021Liu, S.; Yao, L.; Zhang, Q.; Li, L. L.; Hu, N. T.; Wei, L. M.; Wei, H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2017, 33(12), 2339. doi: 10.3866/PKU.WHXB201706021

    12. [12]

      Abouimrane, A.; Dambournet, D.; Chapman, K. W.; Chupas, P. J.; Weng, W.; Amine, K. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134(10), 4505. doi: 10.1021/ja211766q

    13. [13]

      Ma, J. M.; Sun, C. S.; Lian, J. B.; Zheng, W. J. Cryst. Res. Technol. 2009, 44(4), 391. doi: 10.1002/crat.200800380

    14. [14]

      Chung, S. H.; Manthiram, A. Chem. Commun. 2014, 50, 4184. doi: 10.1039/C4CC00850B

    15. [15]

      Zhang, Z. A.; Zhang, Z. Y.; Zhang, K.; Yang, X.; Li, Q. RSC Adv. 2014, 4, 15489. doi: 10.1039/C4RA00446A

    16. [16]

      Zeng, L. C.; Zeng, W. C.; Jiang, Y.; Wei, X.; Li, W. H.; Yang, C. L.; Zhu, Y. W.; Yu, Y. Adv. Energy Mater. 2015, 5(4), 1401377. doi: 10.1002/aenm.201401377

    17. [17]

      Liu, L. L.; Hou, Y. Y.; Wu, X. W.; Xiao, S. Y.; Chang, Z.; Yang, Y. Q.; Wu, Y. P. Chem. Commun. 2013, 49, 11515. doi: 10.1039/C3CC46943C

    18. [18]

      Sun, F. G.; Cheng, H. Y.; Chen, J. Z.; Zheng, N.; Li, Y. S.; Shi, J. L. ACS Nano 2016, 10(9), 8289. doi: 10.1021/acsnano.6b02315

    19. [19]

      Yang, C. P.; Xin, S.; Yin, Y. X.; Ye, H.; Zhang, J.; Guo, Y. G. Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52(32), 8363. doi: 10.1002/anie.201303147

    20. [20]

      Lee, J. T.; Kim, H.; Oschatz, M.; Lee, D. C.; Wu, F.; Lin, H. T.; Zdyrko, B.; Cho, W. I.; Kaskel, S.; Yushin, G. Adv. Energy Mater. 2015, 5(1), 140098. doi: 10.1002/aenm.201400981

    21. [21]

      Qu, Y. H.; Zhang, Z. A.; Jiang, S. F.; Wang, X. W.; Lai, Y. Q.; Liu, Y. X.; Li, J. J. Mater. Chem. A 2014, 2, 12255. doi: 10.1039/C4TA02563F

    22. [22]

      He, J. R.; Lv, W. Q.; Chen, Y. F.; Xiong, J.; Wen, K. C.; Xu, C.; Zhang, W. L.; Li, Y. R.; Qin, W.; He, W. D. J. Power Sources 2017, 363, 103. doi: 10.1016/j.jpowsour.2017.07.065

    23. [23]

      Balakumar, K.; Kalaiselvi, N. Carbon 2017, 112, 79. doi: 10.1016/j.carbon.2016.10.097

    24. [24]

      Cai, Q. F.; Li, Y. Y.; Wang, L.; Li, Q. W.; Xu, J.; Gao, B.; Zhang, X. M.; Huo, K. F.; Chu, P. K. Nano Energy 2017, 32, 1. doi: 10.1016/j.nanoen.2016.12.010

    25. [25]

      Han, Y.; Hu, N. T.; Liu, S.; Hou, Z. Y.; Liu, J. Q.; Hua, X. L.; Yang, Z.; Wei, L. M.; Wang, L.; Wei, H. Nanotechnology 2017, 28(33), 33LT01. doi: 10.1088/1361-6528/aa7bb6

    26. [26]

      Sun, Q.; Aguila, B.; Perman, J.; Earl, L. D.; Abney, C. W.; Cheng, Y. C.; Wei, H.; Nguyen, N.; Wojtas, L.; Ma, S. Q. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139(7), 2786. doi: 10.1021/jacs.6b12885

    27. [27]

      李路路, 刘帅, 章琴, 胡南滔, 魏良明, 杨志, 魏浩.物理化学学报. 2017, 33(10), 1960.doi: 10.3866/PKU.WHXB201705191Li, L. L.; Liu, S.; Zhang, Q.; Hu, N. T.; Wei, L. M.; Yang, Z.; Wei, H. Acta Phys.-Chim. Sin. 2017, 33(10), 1960. doi: 10.3866/PKU.WHXB201705191

    28. [28]

      Zhang, X.; Wang, Z.; Yao, L.; Mai, Y. Y.; Liu, J. Q.; Hua, X. L.; Wei, H. Mater. Lett. 2018, 213, 143. doi: 10.1016/j.matlet.2017.11.002

    29. [29]

      Fang, R. P.; Zhou, G. M.; Pei, S. F.; Li, F.; Cheng, H. M. Chem. Commun. 2015, 51(17), 3667. doi: 10.1039/C5CC00089K

    30. [30]

      Liu, Y. X.; Si, L.; Zhou, X. S.; Liu, X.; Xu, Y.; Bao, J. C.; Dai, Z. H. J. Mater. Chem. A 2014, 2(42), 17735. doi: 10.1039/C4TA03141E

    31. [31]

      Hong, Y. J.; Kang, Y. C. Carbon 2017, 111, 198. doi: 10.1016/j.carbon.2016.09.069

    32. [32]

      Chong, J. H.; Sauer, M.; Patrick, B. O.; MacLachlan, M. J. Org. Lett. 2003, 5(21), 3823. doi: 10.1021/ol0352714

    33. [33]

      李多.介孔炭/硫复合正极材料制备及电化学性能研究[D].大连: 大连理工大学, 2013.Li, D. Preparation and Electrochemical Performance of Mesoporous Carbon/Sulfur Composite Cathode Materials. M. S. Dissertation, Dalian University of Technology, Dalian, 2013.

    34. [34]

      Huang, D. K.; Li, S. H.; Luo, Y. P.; Xiao, X.; Gao, L.; Wang, M. K.; Shen, Y. Electrochim. Acta. 2016, 190, 258. doi: 10.1016/j.electacta.2015.12.187

    35. [35]

      Chen, C.; Zhao, C. H.; Hu, Z. B.; Liu, K. Y. Funct. Mater. Lett. 2017, 10(2), 1650074. doi: 10.1142/S1793604716500740

    36. [36]

      Kalimuthu, B.; Nallathamby, K. ACS Appl. Mater. Inter. 2017, 9(32), 26756. doi: 10.1021/acsami.7b05103

    37. [37]

      Youn, H. C.; Jegal, J. P.; Park, S. H.; Kim, H. K.; Park, H. S.; Roh, K. C.; Kimet, K. B. ACS Nano 2014, 8(3), 2279. doi: 10.1021/nn405633p

    38. [38]

      Zhang, H.; Yu, F. Q.; Kang, W. P.; Shen, Q. Carbon 2015, 95, 354. doi: 10.1016/j.carbon.2015.08.050

    39. [39]

      Liu, T.; Zhang, Y.; Hou, J. K.; Lu, S. Y.; Jiang, J.; Xu, M. W. RSC Adv. 2015, 5, 84038. doi: 10.1039/C5RA14979G

    40. [40]

      Zhang, J. J.; Fan, L.; Zhu, Y. C.; Xu, Y. H.; Liang, J. W.; Qian, Y. T. Nanoscale 2014, 6, 12952. doi: 10.1039/C4NR03705G

    41. [41]

      Sun, K. L.; Zhao, H. B.; Zhang, S. Q.; Yao, J.; Xu, J. Q. Ionics 2015, 21(9), 2477. doi: 10.1007/s11581-015-1451-x

    42. [42]

      Cui, Y. J.; Abouimrane, A.; Lu, J.; Bolin, T.; Ren, Y.; Weng, W.; Sun, C. J.; Maroni, V. A.; Heald, S. M.; Amine, K. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135(21), 8047. doi: 10.1021/ja402597g

    43. [43]

      Deng, Z. F.; Zhang, Z. A.; Lai, Y. Q.; Liu, J.; Li, J.; Liu, Y. X. J. Electrochem. Soc. 2013, 160(4), A553. doi: 10.1149/2.026304jes

    44. [44]

      Choi, H. S.; Oh, J. Y.; Park, C. R. RSC Adv. 2014, 4, 3684. doi: 10.1039/C3RA45187A

    45. [45]

      Peng, X.; Wang, L.; Zhang, X. M.; Gao, B.; Fu, J. J.; Xiao, S.; Huo, K. F.; Chu, P. K. J. Power Sources 2015, 288, 214. doi: 10.1016/j.jpowsour.2015.04.124

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  18
  • 文章访问数:  716
  • HTML全文浏览量:  59
文章相关
  • 发布日期:  2019-07-15
  • 收稿日期:  2018-06-28
  • 接受日期:  2018-08-16
  • 修回日期:  2018-08-07
  • 网络出版日期:  2018-07-29
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章