界面相互作用构建内建电场用于高性能锂离子存储

摘要

本发明涉及锂离子电池存储技术领域，且公开了界面相互作用构建内建电场用于高性能锂离子存储，包括：S1样品合成，氧化石墨烯(GO)悬浮液是通过改进的Hummer制备方法，合成GaZnON@NG异质结构通常遵循以下步骤，用连续磁力搅拌器在Ga

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池存储技术领域，具体为界面相互作用构建内建电场用于高性能锂离子存储。

背景技术

锂离子电池(LIB)被认为是高效的储能装置，尤其是清洁和可持续能源产生的电能，虽然实际能量密度足以使其在电动汽车中应用，但仍需进一步提高其能量/功率密度和循环稳定性，以扩展其在日常生活中的应用范围。但是，影响其应用前景的问题还包括成本、寿命和安全问题，这些问题大多与负极材料直接相关。因此，可以改性负极材料以提高能量/功率密度和循环稳定性，而目前商用石墨作负极的理论容量低，倍率性能较差，此外，石墨负极容易形成锂金属枝晶，这种枝晶可以穿透隔膜导致短路。因此，寻找合适且高效的负极活性材料已成为近年来研究的重点。为此，金属氮化物(例如Fe

发明内容

本发明的目的在于提供了界面相互作用构建内建电场用于高性能锂离子存储，解决了上述背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：界面相互作用构建内建电场用于高性能锂离子存储，包括以下步骤：

S1样品合成，氧化石墨烯(GO)悬浮液是通过改进的Hummer制备方法，合成GaZnON@NG异质结构通常遵循以下步骤，用连续磁力搅拌器在制备的Ga

S2电池组装，通过组装CR2016型扣式电池进行研究，该电池组装在充氩手套箱中，水分和氧气浓度低于1ppm；

S3 GITT分析的细节，在GITT测量期间，恒定电流密度为0.1A g

优选的，采用均匀沉淀法，通过GO表面官能团的吸附作用，将镓和锌的氢氧化物(GaZnOOH)沉积到GO片上，镓和锌的氢氧化物相对缓慢的沉淀速率有利于GO板上的异相成核。

优选的，冷冻干燥制备了复合材料(GaZnOOH/GO)，干燥后的复合材料在氨气(NH

优选的，将原始GaZnON和GaZnON@NG、80wt％的活性材料、10wt％的导电碳和10wt％的聚偏氟乙烯(PVDF)作为粘合剂混合在N-甲基-2-吡咯烷酮中，然后将充分混合的活性材料涂覆在铜箔上，然后在使用前在80℃下真空干燥。

优选的，活性物质的平均负载量约为1.9mg，直径为12mm的金属锂片用作正极，正极和负极由聚丙烯膜(Celgard 2320)进行分离，电解质溶液为碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯/碳酸二乙酯(1:1:1vol％)中的LiPF6(1M)，使用新威CT-3008W电池测量系统在不同电流密度下进行恒电流充放电试验。

优选的，截止电压为0.01～3.0V vs.Li

优选的，使用CHI660D电化学工作站在0.01～3.0V范围内，进行不同扫描速率下的循环伏安法(CV)，电化学阻抗谱(EIS)测量频率范围为0.01Hz至1MHz，振幅扰动信号为5mV，无外加电压偏置。

优选的，为了排除SEI薄膜形成的影响，在首圈循环后进行GITT测量，根据菲克第二定律，通过GITT测量Li

本发明提供了用于高性能锂离子存储的界面相互作用内建电场调节。该用于高性能锂离子存储的界面相互作用内建电场调节具备以下有益效果：

(1)本发明中：该用于界面相互作用构建内建电场用于高性能锂离子存储时，开发了界面相互作用和内建电场调节策略来构建氮掺杂石墨烯(NG)复合的GaZnON纳米颗粒(GaZnON@NG)，先进的结构表征和密度泛函理论(DFT)分析揭示了强化学(Ga–N/N–C)和GaZnON@NG的界面电荷转移。这种界面相互作用可以巧妙地调节界面电子状态，改善表面电子密度和电荷传输动力学，从而实现高效锂离子存储；

(2)本发明中：该用于界面相互作用构建内建电场用于高性能锂离子存储时，GaZnON@NG异质结构负极在0.1A g

(3)本发明中：该用于界面相互作用构建内建电场用于高性能锂离子存储时，对样品进行XRD和XPS分析后发现，可逆的锂离子插层机理是GaZnON@NG异质结构保持良好的结构稳定性和电化学性能的主要原因，DFT分析进一步表明GaZnON@NG异质结构负极具有较高的导电性和较低的锂离子吸附能及扩散能垒，这种界面交互策略可以为先进的储能应用和其他应用提供借鉴。

附图说明

图1为本发明原始纳米颗粒的SEM图；

图2为本发明样品的XRD图；

图3为本发明聚合物的结构图；

图4为本发明化学反应动力图；

图5为本发明电化学反应的非原位XRD图；

图6为本发明锂离子迁移途径结构示意图。

具体实施方式

如图1-6所示，本发明提供一种技术方案：界面相互作用构建内建电场用于高性能锂离子存储，包括以下步骤：

S1样品合成，氧化石墨烯(GO)悬浮液是通过改进的Hummer制备方法，合成GaZnON@NG异质结构通常遵循以下步骤，用连续磁力搅拌器在制备的Ga

S2电化学测量，原始GaZnON和GaZnON@NG的电化学行为通过组装CR2016型扣式电池进行研究，该电池组装在充氩手套箱中，水分和氧气浓度低于1ppm；

S3 GITT分析的细节，在GITT测量期间，恒定电流密度为0.1A g

该用于界面相互作用构建内建电场用于高性能锂离子存储时，通过扫描电子显微镜(SEM，Hitachi S-4800)对样品的形貌和微观结构进行了表征，然后进行能量色散光谱(EDS)元素扫描，使用(TEM和相应的HRTEM，进行形貌进行分析，利用XRD和拉曼光谱对晶体结构进行分析。XRD和XPS分析发现，良好的结构稳定性和可逆的锂离子插层机理是GaZnON@NG异质结构具有优异电化学性能的原因。，DFT分析进一步表明GaZnON@NG异质结构负极具有较高的导电性和较低的锂离子吸附能和扩散能垒。