リチウムイオン電池用アノードとして階層的な綿由来C/Cu2O/Na2MoO4複合繊維を層ごとに組み立てる

バイオマス由来炭素材料は、リチウムイオン電池(LIB)およびナトリウムイオン電池(SIB)向けの持続可能な負極材料として有望視されている。バイオマスは再生可能で豊富、低コストであり、その組成や形態は多様である。リグノセルロース骨格、固有のヘテロ原子、バイオマス由来の無機種は、炭素化、活性化、黒鉛化、ドーピングなどのプロセスを経て、調整可能な多孔性、炭素配列、表面化学を持つ炭素構造に変換できる。本レビューでは、まずバイオマス前駆体の組成および構造的特徴を要約し、次に処理条件がそれらを炭素骨格に変換する方法を説明する。その後、LIBとSIBの異なる設計要件を比較することで、バイオマス由来炭素負極…

• MoS2をin situ成長CNTと市販MWCNTで二重補強したクロスリンク構造アノード材料(CoS2@C/CNTs@MoS2@MWCNTs)を開発し、1 A g−1で2000サイクル後も395 mA h g−1の容量を維持する高いサイクル安定性を達成
• DFTシミュレーションにより改質MoS2構造がナトリウムイオン拡散障壁を大幅に低減することを実証
• Na3V2(PO4)3カソードと組み合わせたフルコイン型セルで優れたサイクル性能を実証

• LIBへのナノ材料応用の最近の開発をアノード・カソード・電解質の3領域で評価したレビュー。
• アノード側はシリコン、炭素系ナノ材料、遷移金属酸化物、二元金属酸化物(BMO)、二元遷移金属酸化物(BTMO)を容量・反応速度論・構造安定性の観点で議論。
• カソード側はリン酸鉄リチウム(LFP)、ニッケル・マンガン・コバルト酸化物(NMC)、遷移金属硫化物、亜鉛・マンガン酸化物をリチウムイオン輸送・レート性能・容量維持率の観点で評価。

• Na2SeO3を前駆体としたNa2Se/Na2S@CNF複合カソードが開発され、1Cで300サイクル後も600 mAh g−1の可逆容量を維持した。
• 0.2〜5Cのレートで396〜774 mAh g−1の範囲の可逆容量を示し、優れたレート特性を実証した。

• ヨシの穂由来の天然Si/N共ドープ多孔質バイオマスカーボンマイクロチューブをリチウムイオン電池アノード材料として合成し、電気化学的性能を実証した研究成果が報告された。
• RC-Si/Nアノードは100 mA g−1で200サイクル後761.3 mAh g−1の放電容量、1 A g−1で1000サイクル後517.7 mAh g−1の放電容量を維持するサイクル安定性を示した。
• DFT計算により、強化されたLi+吸着能力、長期間サイクルでの持続的構造的完全性、促進された反応速度論が確認された。