2D–3D dual carbon layer confined ultrasmall VN nanoparticles for improving lithium-ion storage in hybrid capacitors
- Resource Type
- Original Paper
- Authors
- Hu, Zhao-Wei; Li, Hui-Fang; Wang, Peng; Wang, Wan-Li; Yang, Lei; Wang, Xiao-Jun; Liu, Zhi-Ming
- Source
- Rare Metals. 43(1):65-75
- Subject
- Vanadium nitride (VN) quantum dots
Reduced graphene oxide (rGO) nanosheets
Dicyandiamide-derived-carbon
2D–3D dual carbon layer
Lithium-ion capacitors
- Language
- English
- ISSN
- 1001-0521
1867-7185
摘要: 可实现高功率和高能量密度的锂离子电容器(LICs)已引起广泛关注。然而,正极和负极之间的动力学不平衡会阻碍LICs的应用。氮化钒(VN)具有较高的理论比容量(约1200 mAh·g-1),是一种具有良好赝电容性能的负极,可以与LIC中的正极反应相匹配。然而,VN在锂离子插入/抽出过程中伴随着严重的体积膨胀。在此,通过简单的一步热处理策略,制备了在二维还原氧化石墨烯(rGO)上负载了被三维双氰胺衍生碳(DDC)紧密包裹的VN量子点(VN QDTs)复合材料(VN/N-rGO-5)。VN QDTs可以减少离子扩散长度并改善电荷转移动力学。作为模板的二维rGO为纳米粒子的分散提供了保证,并提高了导电性。三维DDC紧密包裹VN,减轻了VN颗粒的聚集和体积膨胀。相应地,组装了以VN/N-rGO-5复合材料为负极、以活性炭(AC)为正极的LIC,其展现了高能量密度和功率密度。就缓解体积膨胀和增强导电性而言,这种策略为提高LIC负极材料的电化学性能提供了一个新方向。