新能源干货 | 电池中的赝电容行为分析


近年来,基于人们对高能量及大功率的追求,有关电池与电容概念结合的报道持续发酵,正不断催生着新的电极材料的发现或反应机理的挖掘。为了激发电池电极的高倍率性能,科学家们在传统的脱嵌、氧化还原反应机制的电池材料中,通过对材料的物理调控(现如今主要包括颗粒尺寸、空隙、比表面、导电性、相结构、结晶性等),发现了赝电容贡献的存在。相对于传统电池的扩散机制,此赝电容机制已被不断证实具有快速充放电的特性。其中,Prof. Bruce Dunn(University of California, Los Angeles)组的工作尤为突出。然而,小编发现近来在各大材料及能源讨论群中,大家十分关心电池中电容行为的概念,尤其是对其计算方法的不确定。现小编邀请南洋理工大学、Dr. Dunn组访问学生:晁栋梁博士给大家稍作讲解,希望能对大家的理解有所帮助。

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图1 电容性贡献的CV曲线图(左) 及Bruce Dunn 教授(右)

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以下还有一些参考的引文:

  1. Pseudocapacitive contributions to electrochemical energy storage in TiO2(Anatase) nanoparticles, 2007, J. Phys. Chem. C;
  2. Ordered mesoporous alpha-MoO3 with iso-oriented nanocrystalline walls for thin-film pseudocapacitors, 2010, Nat. Mater.;
  3. High-Rate Electrochemical Energy Storage Through Li+ Intercalation Pseudocapacitance, 2013, Nat. Mater.;
  4. Materials Science. Where Do Batteries End and Supercapacitors Begin? 2014, Science;
  5. Pseudocapacitive Oxide Materials for High-Rate Electrochemical Energy Storage, 2014, Energ Environ. Sci.;
  6. Mesoporous LixMn2O4 Thin Film Cathodes for Lithium-Ion Pseudocapacitors, 2016, ACS Nano;
  7. Array of nanosheets render ultrafast and high-capacity Na-ion storage by tunable pseudocapacitance, 2016, Nat. Commun.;
  8. Pseudocapacitive Na-Ion Storage Boosts High-Rate and Areal Capacity of Self-Branched 2D Layered Metal Chalcogenide Nanoarrays, 2016, ACS Nano;
  9. Generic Synthesis of Carbon Nanotube Branches on Metal Oxide Arrays Exhibiting Stable High-Rate and Long-Cycle Sodium-Ion Storage, 2016, Small;

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