清华大学出版社
具有配位不饱和电子构型的原子铁位点有利于Li+的结合和扩散，并且原子铁修饰的碳纳米纤维在高质量负载下提供了本质上改善的锂储存性能
功劳:纳米研究 中国研究人员的一项新研究展示了一种提高电池和电容器存储性能的新方法
研究人员开发了一种简单而有效的方法来生产一种性能优异的材料，用于依赖锂离子存储的设备
他们在4月1日的《纳米研究》上发表了他们的发现
为什么是锂？ 随着世界转向碳中和，寻求进一步电气化汽车和可再生能源行业，储能技术越来越重要
锂离子技术对于推动这一转变至关重要
“在所有可用的候选物中，采用锂存储化学的储能设备，如锂离子电池和锂离子电容器，可以在现阶段提供最佳性能，”该研究的作者，中国石油大学新能源研究所的研究员韩虎说
然而，锂离子技术在能量存储中的应用受限于其相对于尺寸的效率
作者引用的一项2021年的研究声称，为了提高电动汽车的市场竞争力，锂离子电池必须在重量和体积方面变得更有效
因此，进一步提高存储容量可能是实现碳中和目标的关键，这使得通过使用新型材料来研究锂离子电池和电容器的性能变得至关重要
构建一种新材料 掺杂氮的碳质材料是目前锂蓄电池和电容器的主要选择，电子和离子转移是电化学能量储存的基本过程
然而，由于碳质材料是非极性的——电荷均匀分布在它们的分子中——带电的锂(Li+)不容易附着在材料上，尽管它的不饱和构型赋予它合适的结合能
因此，研究人员将碳纳米纤维与铁(Fe)混合，以调节其表面化学，促进电子和离子转移
利用静电纺丝，他们生产了一系列含有铁的碳纳米纤维样品
然后，他们使用各种电化学测试方法评估了样品的Li+储存性能
扫描和透射电子显微镜显示了光滑纤维的3D互连网络，没有铁颗粒团块，表明它们分散良好
结果表明，添加原子铁改变了碳材料的电子结构，提高了导电性，降低了Li+的扩散阻力
研究人员解释说，电化学性能的提高主要是通过原子铁的协同效应和Fe-N键的形成，这暴露了更多Li+可以附着的活性结构
结果是锂储存性能的改善
制造的阳极通过5000次高电流密度循环输送持续的电力，提供高能量和大功率密度
其交织的纤维结构赋予了结构稳定性和改进的导电性
该研究的作者李亚男也是中国石油大学的研究员，他解释了这项研究中首创的材料构象如何“实现了动力学加速的Li+存储和高质量负载下的良好性能”，使用“一种简单的方法来生产原子Fe修饰的碳纳米纤维”
" 展望未来 研究作者强调，碳纳米纤维的使用可以弥合基础研究和实际应用之间的差距
他们预计这种新型材料将用于一系列储能设备
“静电纺碳纳米纤维垫非常柔韧，这表明它们有可能构建柔韧的、可穿戴的储能装置，”胡说
碳纳米纤维垫将作为电极
研究人员还表示，他们的目标是探索使用其他单原子金属钠、钾和锌来增加电化学能量的储存
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