首页|磺酰氯促进金属氯化物插层石墨以实现高效钠存储

磺酰氯促进金属氯化物插层石墨以实现高效钠存储

扫码查看
原文链接
  • 国家科技期刊平台
  • NETL
  • NSTL
  • 万方数据
金属氯化物-石墨插层化合物具有导电性优异，石墨层间距大等特点，可用作钠离子电池负极材料。然而，在传统金属氯化物插层石墨过程中，不可避免地用到氯气，既增加了实验操作的风险，也对实验设备提出更高要求。基于上述原因，本文创新性地使用SO2Cl2 作为氯源来促进BiCl3 插层石墨。该方法不仅有效提高了BiCl3 插层效率，也避免了直接使用氯气带来的安全性风险。采用该方法所合成的三氯化铋-石墨插层化合物(BiCl3-GICs)的层间距为 1。26 nm，BiCl3 插层含量高达 42%。以其为负极材料，组装的钠离子电池具有高的比容量(213 mAh g-1 at 1 A g-1)和优异的倍率性能(170 mAh g-1 at 5 A g-1)。此外，原位拉曼光谱测试结果表明，首圈放电后石墨与插层的BiCl3 相互作用减弱，该过程有效促进了钠离子在石墨层内的存储。采用该方法可成功制备多种类型金属氯化物-石墨插层化合物，为开发高性能储能材料提供了可行思路。
Sulfonyl chloride-intensified metal chloride intercalation of graphite for efficient sodium storage
Metal chloride-intercalated graphite with excellent conductivity and a large interlayer spacing is highly desired for use in sodium ion batteries.However,halogen vapor is usually indispensable in initiating the intercalation process,which makes equip-ment design and experiments challenging.In this work,SO2Cl2 was used as a chlorine generator to intensify the intercalation of BiCl3 into graphite(BiCl3-GICs),which avoided the potential risks,such as Cl2 leakage,in traditional methods.The operational efficiency in the experiment was also improved.After the reaction of SO2Cl2,BiCl3,and graphite at 200℃ for 20 h,the synthesized BiCl3-GICs had a large interlayer spacing(1.26 nm)and a high amount of BiCl3 intercalation(42％),which gave SIBs a high specific capacity of 213 mAh g-1 at 1 A g-1 and an excellent rate performance(170 mAh g-1 at 5 A g-1).In-situ Raman spectra revealed that the electron-ic interaction between graphite and intercalated BiCl3 is weakened during the first discharge,which is favorable for sodium storage.This work broadly enables the increased intercalation of other metal chloride-intercalated graphites,offering possibilities for develop-ing advanced energy storage devices.

Chlorine generatorMetal chloride-intercalated graphiteIntercalation intensification processAnode materialSodium-ion batteries

兰淑琴、任伟成、王钊、于畅、余金河、刘迎宾、谢远洋、张秀波、王健健、邱介山

展开 >

大连理工大学 化工学院,精细化工国家重点实验室,辽宁 大连 116024

山东农业大学 化学与材料科学学院,山东 泰安 271018

北京化工大学 化工学院,化学资源工程国家重点实验室,北京 100029

磺酰氯 金属氯化物-石墨插层化合物 插层强化过程 负极材料 钠离子电池

国家重点研发计划中央高校基本科研业务费专项中央高校基本科研业务费专项山东省自然科学基金

2022YFB4101600DUT22ZD207DUT22LAB612ZR2023QB095

2024

10.1016/S1872-5805(24)60851-6

新型炭材料
中国科学院山西煤炭化学研究所

新型炭材料

CSTPCD北大核心
影响因子：0.685
ISSN：1007-8827
年,卷(期)：2024.39(3)
  • 39