[Oral Presentation]Origin of size effect in hard carbon anodes
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[Oral Presentation]Origin of size effect in hard carbon anodes

Origin of size effect in hard carbon anodes
ID:22 Submission ID:261 View Protection:ATTENDEE Updated Time:2024-05-21 11:55:05 Hits:2164 Oral Presentation

Start Time:2024-05-31 15:10 (Asia/Shanghai)

Duration:10min

Session:[S7] Minerals and Advanced Energy Materials ? [S7-3] Afternoon of May 31st

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Abstract
硬碳作為鋰、鈉、鉀離子電池負極材料具有廣闊的應用前景,增強其低電位平臺容量對于構建高能量密度器件至關重要。既往研究表明,陽極顆粒的大小對低壓平臺容量有很強的影響。闡明尺寸對HC的影響有助于提高儲能器件的能量密度。本文對“無序碳”和“納米石墨碳”進行建模,以排除LIB、SIB和PIB中的低電位存儲機制。當兩個模型碳作為陽極進行測試時,HCs對Li、Na和K表現出不同的離子存儲趨勢,LIBs沒有明顯的平臺容量,而SIBs和PIBs則實現了高平臺容量。特別是,對于PIB,“無序碳”和“納米石墨碳”都具有顯著的低電位特性。基于理論計算和原位表征,證明了“無序碳”通過擴散控制的孔隙填充機制儲存鉀,而“納米石墨碳”則通過擴散控制的插入機制進行儲存。“無序碳”的電荷容量(低于1.5 V)為271.0 mAh g -1,粒徑為248 nm,優于粒徑為256 nm(253.1 mAh g-1)的“納米石墨碳”。然而,由于缺陷結構對離子的強捕獲能力(r'3=[1-Qr/Q0] ×R3,ω=r/R),低潛位鉀儲存容量與粒徑之間的擬合關系在“無序碳”中呈現出急劇下降的拋物線關系。相比之下,低電位鉀儲存能力與粒徑之間存在平坦的拋物線關系,存在于“納米石墨碳”中。同時,構建了反應深度模型,進一步闡明了大小對低潛位鉀儲存能力的影響。對于“無序碳”,半徑利用率分別為100%、51%、29%和5%,呈急劇下降趨勢。而“納米石墨碳”的半徑利用率分別為 100 %、55 %、40 % 和 35%。該計算結果與實際擬合數據一致。本文揭示了尺寸效應對低壓平臺容量的影響機制,有助于構建高能量密度器件。
Keywords
Size effect; Low-potential plateau capacity; Storage mechanism; Reaction depth
Speaker
Yirong Wang
China University of Mining and Technology

Submission Author
毅蓉 王 中國礦業大學
亞鑫 陳 中國礦業大學
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