ESM:一种具有高面积容量电化学活性织物集流体

锂离子电池(lib)中的传统集流器通常是非活性元件。然而，提高它们的电活性和增加电活性表面积可以显著提高下一代电池电极的面能量性能。在此，我们介绍了一种电化学活性的纺织电流收集器，通过界面相互作用组装诱导电镀实现了高储能性能。我们首先利用互补相互作用介导的逐层组装法制备了金属纳米粒子/多壁碳纳米管多层结合棉织物，然后用Cu对其进行电镀。由于纤维结构的大活性表面积、强大的界面组装以及在电极/电解质界面形成的金属氧化物NP/伪电容性聚合物凝胶相的协同作用，所得纺织品在0.875 mA cm-2时具有高达~ 3.27 mA h cm-2的高面积容量，优异的循环稳定性和强大的能量回收效应。此外，当将理论容量为175 mA h g 1的Li4Ti5O12加入我们的纺织品集流器中时，锂离子电池阳极的比容量和面容量分别可以增加到~ 573 mA h g 1和8.60 mA h cm-2(在15 mg cm-2 LTO下)，优于先前报道的LTO基阳极。

图文简介

界面相互作用组装诱导镀铜制备镀铜纺织电极示意图。

棉织物导电种子多层膜(即(TOABR-Au NP/TREN)n/5-MWCNT-textile，其中n = 1)的优化。(a) (COOH-MWCNT/TREN)n多层膜的FTIR光谱与层数(n)的关系;左)和COOH-MWCNTs与TREN之间的界面相互作用示意图(右)。(b) (COOH-MWCNT/TREN)n多层膜的QCM数据与双层数的函数关系(n)。(c) (COOH-MWCNT/TREN)n-纺织品的片电阻和电导率与双层数的函数关系(n)。(d) (TOABr-Au NP/TREN)1/5- mwcnt -纺织品的片电阻(图片:TOABr-Au NP沉积前后的FE-SEM图像(标尺，500 nm))。(e) (TOABr-Au NP/TREN)1/5- mwcnts织物的平面和截面FE-SEM图像和EDS图。(f)裸织物和(TOABr-Au NP/TREN)1/5- mwcnt织物的N2吸附-解吸等温线(附图:孔径分布)。

EP铜织物的制备。(a) EP铜织物的片电阻(b) XPS谱，(c) XRD谱。(d) EP铜织物和CR铜织物的N2吸附-解吸等温线(附图:孔径分布)。(e) EP铜织物的(ⅰ)照相图像、(ⅱ、ⅲ)平面和(ⅳ)FE-SEM横截面图像及能谱图。(f) CR cu织物的照相图像、(ⅱ、ⅲ)平面和(ⅳ)截面FE-SEM图像和EDS图。(g) EP铜织物的电稳定性试验和EP铜织物在弯曲半径为0.4 cm的5000次弯曲试验前后的照片图像(右)。

铜基集流体的电化学测量。(a) EP铜织物、CR铜织物和铜箔在0.1 mV s-1下的CV曲线。(b) EP铜织物、CR铜织物和铜箔在0.875 mA cm-2下的面积容量。(c) EP Cu-textile、CR Cu-textile和Cu-foil的Nyquist图以及相应的等效电路(插图)。(d) EP铜织物、CR铜织物和铜箔在不同电流密度下的速率能力。(e) EP铜织物、CR铜织物和铜箔在1.75 mA cm-2下的循环稳定性和库仑效率。骑行分为3个阶段;衰落(区域1,0 ~ 200个周期)，重新激活(区域2,200 ~ 500个周期)和负衰落(区域3,500个周期后)。(f)完全放电和充满电的EP铜织物(- Cu (JCPDS文件编号:04-0836)、- CuO (JCPDS文件编号:48-1548)、- Cu2O (JCPDS文件编号:05-0667)、- Li2O (JCPDS文件编号:73-0593)、- LiOH (JCPDS文件编号:12-0254)、- Li2O (JCPDS文件编号:09-0355))的原始和各个区域的Ex - xrd数据。其中棕色线、绿色线和紫色线分别表示区域1、2和3，粗线和细线分别表示完全放电(0.01 V)和完全充电(3v)状态。(g) EP铜织物在原始状态和充满电状态下各区域的FE-SEM图像(比尺，500 nm)。

LTO/Cu基电极的电化学测量。(a)加载质量密度为10 mg cm-2的LTO/EP Cu-纺织品、LTO/CR Cu-纺织品和LTO/Cu-箔(比尺，500 nm)的FE-SEM横截面图像及其对应的EDS图像。(b) LTO/EP Cu-textile、LTO/CR Cu-textile和LTO/Cu-foil的Nyquist曲线(插图为等效电路)。(c) LTO/EP铜织物、LTO/CR铜织物和LTO/ Cu箔在0.875 mA cm-2下的GCD曲线。(d) LTO/EP铜织物、LTO/CR铜织物和LTO/ cu箔在不同电流密度下的速率能力。(e) LTO/EP铜织物、LTO/CR铜织物和LTO/Cu箔在1.75 mA cm-2下的循环稳定性和库仑效率。

论文信息

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405829723001927

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