“鹽”熱處理從咖啡中提取的蜂窩狀碳材料，用於高效能Li-I 2電池

成果簡介

可持續的，導電的和多孔的碳材料是能量儲存材料的理想選擇。

本文透過對豐富且可持續的咖啡提取物進行“鹽”熱處理而合成蜂窩狀碳材料（HCM）。

材料表徵表明，所製備的HCM由雜原子（N和O等）摻雜的超薄碳骨架組成，具有顯著的比表面積和出色的導電性。這種特性使HCM優異的材料成為Li-I2電池的阻擋層，從而顯著消除了I2在陰極區的溶解並阻止了I2從關閉到陽極區。此外，電化學研究表明，HCM可能引起表面假電容性碘離子的電荷儲存並貢獻額外的能量儲存容量。結果，所得的Li-I 2電池在10 C的速率下實現了224。5 mAh·g -1的堅固且高度可逆的容量。即使在50 C的高速率下，所製備的Li也具有顯著的容量。電池在4000次迴圈後仍可保持在120。2 mAh·g -1。

圖文導讀

圖1、Li-I 2可充電電池中阻擋層的工作機理示意圖

圖2、HCM阻擋層合成路線的示意圖：“鹹”咖啡溶液，透過快速冷凍和凍干預先設定的結構形態，透過在Ar氣氛中退火進行碳化，透過洗滌除去NaCl以及乾燥和成膜。

圖2、LiI 3吸附在石墨烯碳材料，氮原子和含氧官能團上的觀點以及計算出的吸附能

圖2、HCM-5的形態

圖3、帶有HCM-52中間層的鋰離子電池的CV曲線和計算出的電容

圖4、含HCM-5阻擋層的組裝好的Li-1 2電池的電化學效能

小結

透過在陰極和隔板之間插入新型二維HCM作為阻擋層，成功構建了鋰碘電池。形成“鹽晶體模板”和表面均勻分佈的雜原子（3。27％N，10。38％O）的蜂窩狀結構可以對溶解的碘對產生強大的物理和化學吸附，從而促進表面快速的氧化還原反應併產生容性I -電荷儲存。因此，自組裝鋰碘電池具有出色的倍率效能，迴圈穩定性和長迴圈壽命。此外

，咖啡也是低成本，豐富和可持續的原始生物材料，可用於大規模生產N摻雜的多孔碳材料。蜂巢狀結構的設計，提供一種用於多孔材料的合成的新視角。

文獻：Honeycomblike carbon materials derived from coffee extract via a “salty” thermal treatment for highperformance LiI2batteries