郭林北京航空航天大学郭林Nano Energy：几丁质衍生的N掺杂非晶碳纳米纤维用于高性能钠离子全电池( 二 )

E)E)cc 700电极在0.05 ~ 1a·g-1电流密度下的倍率性能；
f)比较各种碳基材料的能量密度；
g)在1 A g-1的电流密度下具有超长循环性能。
图5 cc样品的形态特征

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a)甲壳素在不同温度下退火得到的CC样品的扫描电镜图像。
B)B)CC样品对应的窄N 1s光谱。
C)不同氮类型在C)CC样品中的分布。
D)D)NACF电子输运和钠离子存储示意图。
图6钠离子全电池组装及性能测试

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a)用普鲁士蓝和NACF分别作为正极和负极材料组装的整个电池的示意图。
b)钠离子全电池在0.01-3.5 v电压窗口内电流扫描速度为0.3mV·s-1的CV曲线
c)钠离子电池在电流密度为0.1 Ag-1时的循环稳定性。
以及d)由两个串联的SIB全电池供电的智能风扇。
[摘要]
本研究首次将甲壳素直接热解制备的氮掺杂非晶碳纳米纤维(NACF)用作钠离子电池的正极材料。优异的电化学性能主要归因于独特的一维多孔纳米纤维和氮掺杂非晶纳米结构的协同效应，前者促进电子/电解质传输，后者增加电导率和活性位点的数量。另外，当NACF作为负极，普鲁士蓝作为正极时，达到120 mAh·g-1的高可逆容量，库仑效率高达95%。该团队的工作不仅指导了掺杂杂原子的碳基材料对SIBs电化学性能的影响因素，而且为设计和使用天然生物材料作为廉价、环保的电极材料提供了可行的思路。
文献链接:用于高性能全钠离子电池的直接甲壳素转化为n-掺杂泡沫碳纳米纤维(nanoenergy，2017，doi:10.1016/j . nano en . 2017 . 12 . 042)
[团队介绍]
郭林教授和王华副教授团队一直致力于新一代绿色环保电化学储能材料和器件的研究。在电池领域，该团队通过同步氧化还原和自组装的方式，在各种集流体上直接形成了一种新型的石墨烯复合电极。该电极制备方法简单，尺寸可控，可以在硬币等各种微电极上图形化，为未来微电子电源器件的精确制备提供了一种选择。应用于钠离子电池，显示出潜在的应用前景(高级材料，2015，27，2348)1。除了基于生物质的半电池，该团队首次成功制备了基于生物质材料的全锂离子电池。以从中药虎杖中提取的大黄素为阴极材料，通过简单的锂化反应，以自然界中广泛存在的腐殖酸为阴极。研究了两种生物分子的储锂机理，制备了全电池。这种生物质基锂离子全电池的开路电压接近1.5 V，并且还表现出高比容量和循环稳定性(高级材料，2016，28，3486) 2。最近，该团队以生物废弃物甲壳素为前驱体成功制备了氮掺杂非晶碳纳米纤维，并首次将其应用于钠离子电池和钾离子电池的负极材料，获得了优异的电化学性能。通过深入研究，我们了解了其电化学性能的机理，并展示了其优异的应用前景(纳米能量Doi:10.1016/J . Nano en . 2017 . 12 . 04；碳2018，128，224)3，4 .
在超级电容器领域，该团队开发了一种基于核桃醌/聚吡咯(PPy)/碳纤维复合电极的新型柔性集成电缆。这种集成电缆用于电器与电源连接时，会与电器自发形成阻容(RC)电路，起到同时电子传输和存储的作用(Advanced Functional Material 2016，26，3472)5将再生生物分子指甲花醌/大黄素和聚吡咯聚合在碳纤维柔性基底上，制备生物材料/聚吡咯复合电极。该复合电极仍具有良好的伪电容特性，比容量明显高于纯聚吡咯电极。同时具有绿色环保、生物相容性好的优点，可促进可穿戴、可植入医疗电子设备的发展(Small 2016，12，4683；；纳米级2017，9，1423)6，7 .