Investigation and Design of Soybean-Derived Carbon Anode Materials for Potassium-Ion Battery Applications
Notice bibliographique
Résumé
Lithium-ion battery (LIBs) system is one the most widely used energy storage systems in today’s renewable energy field. However, with the dramatically increased demand over the past decades and limited core material storage, concerns arise regarding its sustainability and large-scale applications. While trying to make more efficient LIBs, the studies of alternative battery systems also appear to be more and more critical. Among many newly studied battery systems, Potassium-ion batteries (PIBs) have caught our attention. With the advantage of high abundance of Potassium (K) and low redox potential of K/K + (2.93 V vs. standard hydrogen electrode), it appears to be a perfect candidate for substituting many of the current LIBs applications. However, the absence of a suitable carbon anode has hindered the development of PIBs. Herein, we used low-cost and abundant soybean as base material and developed a high-performance hard carbon anode for PIBs. Hard carbon, produced with 500 degrees process, exhibited the highest discharge capacity of 225 mA h g -1 , long lifetime of 900 cycles, and good rate capability. Benefited from low activation temperature, the soybean-derived carbon has a medium surface area, large interplanar spacing graphene layers and low degree of graphitization, which are favored by the adsorption-dominated K-ion storage mechanism. To further improve the anode efficiency, a thin layer of Al 2 O 3 coating (~ 2 nm) was applied on the hard carbon by Atomic Layer Deposition (ALD) to function as artificial solid electrolyte interphase and increased the Coulombic efficiency from 99.0% to 99.6%. After investigating the relationship among electrochemical performance, material interface, structural design, and mechanism of potassium-ion storage, we provided new insights for the design and synthesis of carbonaceous materials with improved storage capacity and efficiency for future developments of PIBs.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».