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【導(dǎo)言】

海水中的碘儲(chǔ)量豐厚、富集工藝?yán)暇殹r(jià)格低廉，展現(xiàn)出了廣闊的充電機(jī)充電蓄電池使用前景。充電機(jī)充電鋰/鈉-碘蓄電池作為高容量、綠色、高效的新式二次充電機(jī)充電蓄電池，是潛在的高功用儲(chǔ)能充電機(jī)充電蓄電池，但現(xiàn)在仍需探究和開展高效、高導(dǎo)電、安穩(wěn)負(fù)載的碘基正極資料。研討發(fā)現(xiàn)三維導(dǎo)電多孔碳網(wǎng)絡(luò)的引進(jìn)能夠經(jīng)過離子插層有用地進(jìn)步充電機(jī)充電蓄電池的容量，但是調(diào)理離子插層與氧化復(fù)原反響機(jī)制來進(jìn)步全充電機(jī)充電蓄電池的可充功用仍具挑戰(zhàn)性。因而，為克服電極反響動(dòng)力學(xué)差異并進(jìn)步充電機(jī)充電蓄電池功用，開展離子插層與氧化復(fù)原兩種機(jī)制一致的電極資料十分必要。

【效果簡介】

近來，山東大學(xué)的張進(jìn)濤教授和美國凱斯西儲(chǔ)大學(xué)戴拂曉教授（共同通訊作者）等人在Nature Communications上宣布最新研討效果 “A rechargeable iodine-carbon battery that exploits ion intercalation and iodine redox chemistry”。在該文中，研討者以植酸摻雜聚苯胺潤飾的無紡布作為前驅(qū)體，制備得到自支撐、柔性氮磷共摻雜的層狀多孔石墨化碳微觀體（HPCM-NP），并使用此導(dǎo)電HPCM-NP為基體資料負(fù)載碘制得無集流體、無粘結(jié)劑、自支撐的含碘陰極復(fù)合資料。HPCM-NP中雜原子摻雜的多孔石墨化碳骨架不僅為碘的負(fù)載供給了空間，而且產(chǎn)生了有用的電子離子傳輸通道，有利于完成碘的氧化復(fù)原反響和碳資料的離子插層，使得充電機(jī)充電蓄電池具有優(yōu)異的電化學(xué)功用。離子的插層與碘的氧化復(fù)原反響儲(chǔ)能機(jī)制的結(jié)合構(gòu)筑了可充充電機(jī)充電碘-碳蓄電池，以碳資料替代常規(guī)鋰鈉金屬負(fù)極，極大地進(jìn)步了充電機(jī)充電蓄電池的安全安穩(wěn)性，這種廉價(jià)環(huán)保的碳基混合離子全充電機(jī)充電蓄電池為未來大規(guī)模儲(chǔ)能器材開展供給了新方向。

【圖文導(dǎo)讀】

 HPCM-NP的制備與碘的負(fù)載

（a）堆積PANi、退火、負(fù)載碘的進(jìn)程示意圖；

（b）HPCM-NP實(shí)物相片；

（c，d）HPCM-NP SEM圖片；

（e，f）HPCM-NP TEM圖片；

（g）負(fù)載碘的HPCM-NP SEM圖與元素散布圖。

碘-碳復(fù)合物的組分表征與安穩(wěn)性剖析

（a）不同品種碳吸附的碘質(zhì)量分?jǐn)?shù)與吸附時(shí)刻的聯(lián)系曲線；

（b）不同碘吸附量的HCPM-NP N2吸附-脫附曲線；

（c）不同碘吸附量的HCPM-NP孔尺度散布曲線;

（d）I2-HCPM-NP高分辯XPS曲線;

（e）純碘與碘碳復(fù)合物（碘含量40%）的熱重剖析曲線；

（f）不同碘含量的I2-HCPM-NP復(fù)合物熱重剖析曲線；

（g） 碘吸附在石墨烯（Ⅰ）、N摻雜石墨烯（Ⅱ）、P摻雜石墨烯（Ⅲ）、N/P共摻雜石墨烯（Ⅳ）時(shí)模擬結(jié)構(gòu)的差分電荷密度。

圖 不同碘陰極構(gòu)筑的Li-I2 充電機(jī)充電蓄電池電化學(xué)功用

（a）循環(huán)伏安曲線；

（b）充充電機(jī)充電蓄電池放電曲線；

（c）相同碘負(fù)載量時(shí)不同碘-碳復(fù)合資料的充電機(jī)充電蓄電池放電比容量；

（d）倍率特性圖；

（e）循環(huán)安穩(wěn)性圖。

 以I2-HCPM-NP為陰極資料的Na-I2充電機(jī)充電蓄電池電化學(xué)功用

（a）Na-I2充電機(jī)充電蓄電池CV曲線；

（b）Na-I2充電機(jī)充電蓄電池充充電機(jī)充電蓄電池放電曲線；

（c，d）充充電機(jī)充電蓄電池放電曲線與不同充充電機(jī)充電蓄電池放電狀態(tài)下的原位拉曼表征。

 碘-碳復(fù)合物全充電機(jī)充電蓄電池電化學(xué)功用

（a）LiTFSI電解質(zhì)中I2-HPCM-NP//HCPM-NP充電機(jī)充電蓄電池充充電機(jī)充電蓄電池放電曲線；

（b）NaClO4電解質(zhì)中I2-HPCM-NP//HCPM-NP充電機(jī)充電蓄電池充充電機(jī)充電蓄電池放電曲線；

（c）不同情況下的表面贗電容（氧化復(fù)原）的奉獻(xiàn)；

（d）I2-HPCM-NP//Li4Ti5O12全充電機(jī)充電蓄電池不同電容密度下充充電機(jī)充電蓄電池放電曲線；

（e，f）不同類型全充電機(jī)充電蓄電池的倍率特性圖；

（g，h）不同類型全充電機(jī)充電蓄電池的循環(huán)安穩(wěn)性；

（i）全充電機(jī)充電蓄電池的能量比較圖。

【小結(jié)】

在這項(xiàng)工作中，研討者制備了3D自支撐氮磷共摻雜碳微觀體，異元素?fù)诫s的多孔碳骨架有利于碘的高含量負(fù)載而構(gòu)成自支撐碘-碳電極資料，基于該陰極資料的Li-I2充電機(jī)充電蓄電池與Na-I2充電機(jī)充電蓄電池具有高充電機(jī)充電蓄電池放電容量、高倍率特性、優(yōu)異的循環(huán)安穩(wěn)性。碘的氧化復(fù)原反響與碳資料離子插層機(jī)制的結(jié)合使得碘-碳全充電機(jī)充電蓄電池表現(xiàn)出高容量（高達(dá)217/182 mAh g-1）與優(yōu)異的循環(huán)安穩(wěn)性（500 mA g-1 時(shí)，76.7%@500圈/69.8%@300圈）。此研討工作為開展新式充電機(jī)充電碘-碳蓄電池，為完成安全、廉價(jià)可充充電機(jī)充電蓄電池的制備供給了新思路，并拓寬了功用碳資料的相關(guān)使用。