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石墨负极材料辊压过程离散元模拟研究 被引量:1
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作者 司丽娜 兰琼 +2 位作者 黄荣 阎红娟 张淑婷 《润滑与密封》 北大核心 2025年第4期184-188,共5页
作为锂离子电池的核心组件,极片的制备过程特别是辊压工艺是电池能量密度和综合性能提升的关键。研究辊压过程中电极材料辊压变形机制,对实现辊压过程电极材料孔隙率和压实密度精确控制、提升锂离子电池综合性能具有重要意义。基于弹塑... 作为锂离子电池的核心组件,极片的制备过程特别是辊压工艺是电池能量密度和综合性能提升的关键。研究辊压过程中电极材料辊压变形机制,对实现辊压过程电极材料孔隙率和压实密度精确控制、提升锂离子电池综合性能具有重要意义。基于弹塑性接触模型建立石墨负极材料极片辊压离散元模拟模型,通过微观颗粒间相互作用行为分析揭示其宏观尺度响应。采用控制变量法研究仿真容器尺寸和颗粒间摩擦因数对仿真结果的影响,确定合适的仿真容器尺寸和摩擦因数设置。结果表明:随着设置的容器底面尺寸增加,压力-位移曲线数据波动减小,容器底面尺寸为150μm×150μm时可以满足计算准确度要求;静摩擦因数对电极辊压过程有较大影响,静摩擦因数增大,颗粒抗力增大,同等压力对应的密度值减小;而滚动摩擦因数的大小对石墨压实特性的影响较小。 展开更多
关键词 锂离子电池 石墨负极材料 电极辊压 离散元模拟 摩擦因数
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锂离子电池石墨负极材料衰减机理研究 被引量:4
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作者 殷志刚 王静 曹敏花 《新能源进展》 2021年第2期158-168,共11页
石墨负极材料因具有比容量高、价格低廉以及环境友好等特性在锂电池领域得到广泛的应用。但材料在循环过程中也显露出缺陷,如在循环过程中体积不断变化导致微裂纹、石墨化度降低、接触损失、SEI膜变化、金属锂析出、不均匀性等缺点导致... 石墨负极材料因具有比容量高、价格低廉以及环境友好等特性在锂电池领域得到广泛的应用。但材料在循环过程中也显露出缺陷,如在循环过程中体积不断变化导致微裂纹、石墨化度降低、接触损失、SEI膜变化、金属锂析出、不均匀性等缺点导致其在锂电池的循环中容量衰减。本文对负极材料循环过程中容量衰减有关机理进行总结,并提出各种衰减机理的简要解决方法。 展开更多
关键词 锂离子电池 石墨负极材料 衰减机理
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低温锂离子电池石墨负极材料的缺陷、改性策略与展望
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作者 李纾黎 陈士朋 +1 位作者 张伶俐 史发年 《无机盐工业》 2025年第9期21-29,共9页
随着新能源行业的快速崛起,锂离子电池在各个领域的应用持续激增。然而,石墨负极的商用锂离子电池的高性能只能在0℃以上实现,这限制了电池在低温寒冷地区的应用。为了满足锂离子电池的低温应用需求,通过分析石墨低温环境的受限因素,探... 随着新能源行业的快速崛起,锂离子电池在各个领域的应用持续激增。然而,石墨负极的商用锂离子电池的高性能只能在0℃以上实现,这限制了电池在低温寒冷地区的应用。为了满足锂离子电池的低温应用需求,通过分析石墨低温环境的受限因素,探究其机理并深入了解导致锂离子电池低温性能差的关键因素。重点介绍了提高低温性能的可行性策略和解决方案,从结构设计、形貌控制、表面与界面修饰、多相材料等方面综述了低温负极材料工程化的最新进展。最后,对低温石墨负极材料领域有待解决的问题进行了讨论。旨在为开发具有优异低温电化学性能的下一代LIBs提供有价值的见解和指导。 展开更多
关键词 锂离子电池 石墨负极材料 低温性能 改性
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G@Si复合负极材料的制备及性能 被引量:1
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作者 单志强 张伟超 +2 位作者 刘文平 秦海青 雷晓旭 《电池》 北大核心 2025年第3期536-541,共6页
为提升石墨破碎料的储锂容量,通过有机裂解碳将纳米硅粉包覆在石墨破碎料表面,制备石墨@硅(G@Si)复合负极材料,分析纳米硅、石墨破碎料及G@Si复合材料的电化学性能。相比纳米硅粉,G@Si复合材料的循环稳定性和库仑效率更高;相比石墨,纳... 为提升石墨破碎料的储锂容量,通过有机裂解碳将纳米硅粉包覆在石墨破碎料表面,制备石墨@硅(G@Si)复合负极材料,分析纳米硅、石墨破碎料及G@Si复合材料的电化学性能。相比纳米硅粉,G@Si复合材料的循环稳定性和库仑效率更高;相比石墨,纳米硅粉的引入,可提升复合材料的可逆储锂容量并改善大电流嵌锂能力。G@Si复合材料的电化学性能较好,在100 mA/g的电流放电至0.010 V、10 mA/g的电流放电至0.005 V,100 mA/g的电流充电至1.500 V时,首次可逆比容量为854.2 mAh/g,首次库仑效率为89.78%,第100次循环的比容量为511.4 mAh/g。 展开更多
关键词 锂离子电池 负极材料 纳米硅粉 石墨 石墨@硅(G@Si)复合负极材料
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锂离子电池用非石墨类负极材料研究进展
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作者 杨迁迁 吕辉 《电池》 CAS 北大核心 2024年第5期729-733,共5页
综述合金材料、过渡金属化合物及硅基化合物作为锂离子电池负极材料的研究进展。合金负极材料在首次充放电过程中面临库仑效率低和容量损失大的问题。通过形态改善和材料结构调控的方式,电池可实现高达99.7%的库仑效率,并在150~200次循... 综述合金材料、过渡金属化合物及硅基化合物作为锂离子电池负极材料的研究进展。合金负极材料在首次充放电过程中面临库仑效率低和容量损失大的问题。通过形态改善和材料结构调控的方式,电池可实现高达99.7%的库仑效率,并在150~200次循环内保持稳定。过渡金属化合物负极,包括氧化物、硫化物和磷化物等,存在体积膨胀和电解质连续分解等问题。通过纳米工程技术和复合材料设计,可提升电化学性能。硅基负极材料的理论容量高,但存在体积膨胀和导电性差的问题。通过微纳米架构设计、硅合金结构控制和预锂化等方法,可提高循环性能和初始库仑效率。 展开更多
关键词 锂离子电池 石墨负极材料 合金材料 过渡金属化合物 硅基化合物
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改性石墨用作锂离子蓄电池负极材料 被引量:5
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作者 唐致远 吴菲 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2006年第2期155-161,共7页
由于石墨作为负极材料的改性方法多种多样,所以重点探讨了什么样的方法更有效更可行。在论述各类改性方法的基础上,分析了其改性的内在原因,指出每种方法的不足之处;阐述了从中得到的一些启示;讨论了石墨选材对改性效果的影响;在对比所... 由于石墨作为负极材料的改性方法多种多样,所以重点探讨了什么样的方法更有效更可行。在论述各类改性方法的基础上,分析了其改性的内在原因,指出每种方法的不足之处;阐述了从中得到的一些启示;讨论了石墨选材对改性效果的影响;在对比所述各种方法后,认为掺杂或共改性是相对更好的改性途径。 展开更多
关键词 锂离子蓄电池 石墨负极材料 改性 掺杂
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锂离子电池中电解液与石墨类负极活性材料的相容性 被引量:8
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作者 徐仲榆 范长岭 尹笃林 《新型炭材料》 SCIE EI CAS CSCD 2004年第4期241-248,共8页
 选择了一种具有良好贮锂结构的人造石墨试样作为锂离子电池负极活性材料,考察了它在六种不同电解液中的恒电流充、放电性能和循环伏安特性,采用傅立叶变换红外光谱分析了不同电解液在试样颗粒表面发生还原反应时所形成的固体电解质中...  选择了一种具有良好贮锂结构的人造石墨试样作为锂离子电池负极活性材料,考察了它在六种不同电解液中的恒电流充、放电性能和循环伏安特性,采用傅立叶变换红外光谱分析了不同电解液在试样颗粒表面发生还原反应时所形成的固体电解质中间相膜的成份和含量。据此得出的结论是:电解液与石墨类负极活性材料能否相容的问题,实质上就是所选定的电解液能否与其颗粒表面发生缓和的还原反应、生成薄而致密的只允许锂离子通过的固体电解质中间相膜。 展开更多
关键词 锂离子电池 电解液 石墨负极活性材料 相容性
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粒径级配对石墨基负极材料电化学性能的影响 被引量:3
8
作者 张鑫 雷维新 +2 位作者 潘俊安 潘勇 罗振亚 《电源技术》 CAS 北大核心 2020年第3期318-321,共4页
粒径级配是按一定的配比将不同粒度的散状物料混合的方法。研究了锂离子电池石墨基负极粒径级配后对电极极片力学性能与电池电化学性能的影响规律。实验结果表明,粒径级配之后,锂离子电池负极极片抗拉伸能力变强,电化学性能也有所提升,... 粒径级配是按一定的配比将不同粒度的散状物料混合的方法。研究了锂离子电池石墨基负极粒径级配后对电极极片力学性能与电池电化学性能的影响规律。实验结果表明,粒径级配之后,锂离子电池负极极片抗拉伸能力变强,电化学性能也有所提升,当6μm石墨或6μm硅替换量为20%时粒径级配,循环100次后比粒径级配前比容量分别提升22%和68%。 展开更多
关键词 锂离子电池 混合石墨负极材料 粒径级配
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天然鳞片石墨球化尾料的高性能负极材料制备及储锂特性研究 被引量:1
9
作者 周向阳 胡颖杰 +5 位作者 梁家浩 周其杰 文康 陈松 杨娟 唐晶晶 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期2767-2777,共11页
以天然鳞片石墨球化尾料(球化微粉)为原料,将其纯化、与沥青混料、等静压压制成型、碳化、破碎及筛分处理,制备了可应用于锂离子电池的石墨负极材料(SG/C)。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)、氮气吸附、激光粒度仪、X... 以天然鳞片石墨球化尾料(球化微粉)为原料,将其纯化、与沥青混料、等静压压制成型、碳化、破碎及筛分处理,制备了可应用于锂离子电池的石墨负极材料(SG/C)。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)、氮气吸附、激光粒度仪、X射线荧光光谱仪(XRF)及电化学方法等表征测试手段,研究了沥青加入量、碳化升温速率及碳化温度对SG/C材料的理化性能及电化学性能的影响。结果表明,在沥青添加量为10%、碳化升温速率为2℃/min、碳化温度为1000℃的优化处理条件下,所得SG/C-V2-1000材料表现出最优的电化学性能。其在0.1 C倍率下的首次可逆比容量为352.4 mAh/g,首次库仑效率为93.12%;在0.2 C倍率循环400圈后的容量保持率为79%,在0.5 C倍率下循环200圈后的容量保持率为85%。该研究对于实现天然鳞片石墨球化微粉的高值化利用提供了实验依据。 展开更多
关键词 锂离子电池 天然鳞片石墨 石墨负极材料 球化微粉 高值化利用
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锂离子电池用石墨类负极材料结构调控与表面改性的研究进展 被引量:25
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作者 邢宝林 鲍倜傲 +6 位作者 李旭升 史长亮 郭晖 王振帅 侯磊 张传祥 岳志航 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第15期15063-15068,共6页
锂离子电池作为新一代绿色能量储存和转换装置,具有广阔的应用前景和巨大的经济价值。负极材料是锂离子电池的核心部件之一,其结构和性质对电池的性能起着关键性作用。在众多碳基负极材料中,石墨类材料是目前商业化锂离子电池中应用最... 锂离子电池作为新一代绿色能量储存和转换装置,具有广阔的应用前景和巨大的经济价值。负极材料是锂离子电池的核心部件之一,其结构和性质对电池的性能起着关键性作用。在众多碳基负极材料中,石墨类材料是目前商业化锂离子电池中应用最广的负极材料。但石墨类负极材料存在可逆容量较低、离子扩散动力学和电解液兼容性较差、体积膨胀率较高等问题,导致锂离子电池的能量密度、大电流倍率性能及循环稳定性等受到严重限制。尤其是近年来新能源汽车对续航里程和快速充放电能力的需求不断提高,使得石墨类负极材料在能量密度与功率密度方面的缺陷日渐凸显。为改善现有石墨类负极材料某些方面的缺陷,提高其综合性能,研究者们主要从石墨类负极材料的表面包覆、化学修饰、元素掺杂和微晶结构优化等角度进行了广泛探究,并取得了丰硕的成果。主要体现在:(1)表面包覆,构筑核壳结构,改善负极材料与电解液的兼容性;(2)化学修饰,调控界面化学性质,增强负极材料表面SEI膜(电极/电解液界面膜)的稳定性;(3)元素掺杂,调节石墨微晶表面的电子状态和导电性,强化负极材料的嵌-脱锂行为;(4)微晶结构优化,修筑三维(3D)梯级纳米孔道,改善锂离子的传输路径,提高负极材料的储能容量和倍率性能。本文简要介绍了锂离子电池的工作原理和其对石墨类负极材料的要求,重点综述了石墨类负极材料在结构调控与表面改性等方面的最新研究进展,并对石墨类负极材料的未来发展趋势进行了展望,以期为高性能锂离子电池用新型碳基负极材料的研发与推广应用提供参考。 展开更多
关键词 锂离子电池 电极材料 石墨负极材料 结构调控 表面改性
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用于锂离子电池的高性能SiO_x/C/石墨烯复合负极材料
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作者 李文超 王英 +5 位作者 唐仁衡 夏文明 肖方明 王华昆 黄玲 孙泰 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第16期16-20,共5页
以SiO、丁苯橡胶(SBR)及石墨烯为原料,通过高温歧化、机械球磨、喷雾干燥和高温热解制备电化学性能优异的锂离子电池SiO_x/C/石墨烯复合负极材料。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线能谱仪(EDS)... 以SiO、丁苯橡胶(SBR)及石墨烯为原料,通过高温歧化、机械球磨、喷雾干燥和高温热解制备电化学性能优异的锂离子电池SiO_x/C/石墨烯复合负极材料。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线能谱仪(EDS)和恒流充放电测试仪对复合材料的物相、颗粒形貌及电化学性能等进行表征。结果表明,热解后的SiO_x/C/石墨烯复合负极材料的首次放电容量为1 807mAh/g,100次循环后,可逆容量高达1 349mAh/g,库伦效率为99.1%,循环稳定性远高于SiO_x/C和SiO_x/C/graphene前驱体,具有良好的倍率性能。 展开更多
关键词 锂离子电池 SiOx/C/石墨负极材料 高温热解 循环性能
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硅-石墨/炭负极制备工艺对其性能的影响机制研究 被引量:3
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作者 羡小超 向军 +3 位作者 张勇 李立新 孙雷明 赵朔 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2015年第10期126-128,131,共4页
以马铃薯淀粉为炭源,制备硅-石墨/炭复合负极材料,研究复合材料中硅/石墨比例、负极片制备过程中粘结剂种类、调浆溶剂种类和pH值对材料电化学性能的影响,并对影响机理进行初步探讨,采用红外光谱法和扫描电镜分别对材料结构和形态进行表... 以马铃薯淀粉为炭源,制备硅-石墨/炭复合负极材料,研究复合材料中硅/石墨比例、负极片制备过程中粘结剂种类、调浆溶剂种类和pH值对材料电化学性能的影响,并对影响机理进行初步探讨,采用红外光谱法和扫描电镜分别对材料结构和形态进行表征,恒流充放电法测定材料的电化学性能。结果表明:当复合材料中硅/石墨比例为4∶8,羟甲基纤维素钠做粘结剂,pH=3的柠檬酸-氢氧化剂缓冲液做调浆溶剂时,复合材料经50次循环后可逆容量达到890mAh/g,容量保持率为95%,这是由于粘结剂和硅颗粒之间形成的酯键可使电极片在充放电过程中保持很好的完整性,从而显示出良好的电化学性能。 展开更多
关键词 锂离子电池 硅-石墨/炭负极材料 制备工艺 影响机制
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昭和电工开发出面向EV的锂电池负极材料
13
《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2009年第9期130-130,共1页
昭和电工开发出了电动汽车(EV)用锂离子充电电池的石墨负极材料“SCMG”(Shape-Controlled-Micro-Graphite)。其特点是短时间内流过大电流的快速放电特性出色,并且能够延长反复使用的循环寿命,国内外多款EV已决定采用。
关键词 石墨负极材料 昭和电工 EV 开发 锂电池 锂离子充电电池 电动汽车 放电特性
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用于处理沥青烟气的焚烧炉温度场仿真分析
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作者 龚俊 邓琪 +4 位作者 李业军 雷铁军 蒋朝 郑倩 杨聪 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期2527-2538,共12页
人造石墨负极材料生产过程中产生大量的挥发性有机化合物(VOCs),对其进行高效无害化处理十分重要。常规的喷淋水洗、电捕焦油法已无法适应新的环保要求。高温焚烧是一种有效的沥青烟气处理方式,但在装备设计实践中面临着热场计算精度低... 人造石墨负极材料生产过程中产生大量的挥发性有机化合物(VOCs),对其进行高效无害化处理十分重要。常规的喷淋水洗、电捕焦油法已无法适应新的环保要求。高温焚烧是一种有效的沥青烟气处理方式,但在装备设计实践中面临着热场计算精度低、设计余量过大导致的高能耗、余量过小导致的炉腔超温风险等问题。本文以某人造石墨负极厂生产尾气焚烧炉作为研究对象,利用Fluent软件建立炉膛温度场数值模拟仿真模型,并根据实测数据进行模型验证。设计正交实验方案,以废气温度、空燃比、一二次风配比、二次风风量配比等参数为设计变量,对仿真结果进行极方差分析与显著性分析。研究结果表明:在空燃比为6、一二次风风量配比为7:3和二次风上、中、下部风量配比为2:1:0时,炉膛内上、中、下部和最高温度达最高。废气温度、空燃比对炉膛中部温度影响显著,其他所有因素对评价指标的效应量可达65%以上。 展开更多
关键词 石墨负极材料 尾气焚烧炉 温度场仿真 正交实验设计
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西北大学完成批产量500kg石墨烯试验
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《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2016年第11期266-266,共1页
据报道,近日西北大学在石墨烯研究与产业化方面获得多项突破,使电池体积缩小、容量增加成为可能。目前该课题组完成了批产量500kg的石墨烯改性石墨锂电负极材料工业化放大试验,产品性能达到了国标高性能石墨负极材料指标。同时,该... 据报道,近日西北大学在石墨烯研究与产业化方面获得多项突破,使电池体积缩小、容量增加成为可能。目前该课题组完成了批产量500kg的石墨烯改性石墨锂电负极材料工业化放大试验,产品性能达到了国标高性能石墨负极材料指标。同时,该实验室制备出多种超过1000mAh/g石墨烯锂电池负极材料,与国际研究水平同步。 展开更多
关键词 改性石墨 西北大学 放大试验 产量 石墨负极材料 产品性能 实验室制备 锂电池
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厦门大学锂离子电池硅基负极粘结剂研究获新进展
16
《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期253-253,共1页
厦门大学化学化工学院孙世刚教授课题组取得锂离子电池硅基负极粘结剂研究新进展,研究成果发表在《先进功能材料》期刊上。硅基材料具有理论容量高[高达4200mAh/g,为商品化锂离子电池石墨负极材料容量(372mAh/g)的11倍)]、充放... 厦门大学化学化工学院孙世刚教授课题组取得锂离子电池硅基负极粘结剂研究新进展,研究成果发表在《先进功能材料》期刊上。硅基材料具有理论容量高[高达4200mAh/g,为商品化锂离子电池石墨负极材料容量(372mAh/g)的11倍)]、充放电平台低和资源丰富等优点,是容量最高的锂离子电池负极材料。 展开更多
关键词 石墨负极材料 锂离子电池 硅基材料 厦门大学 粘结剂 化学化工学院 功能材料 研究成果
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Nitrogen⁃doped 3D graphene⁃carbon nanotube network for efficient lithium storage
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作者 XIE Jie XU Hongnan +3 位作者 LIAO Jianfeng CHEN Ruoyu SUN Lin JIN Zhong 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1840-1849,共10页
A 3D nitrogen⁃doped graphene/multi⁃walled carbon nanotube(CS⁃GO⁃NCNT)crosslinked network mate⁃rial was successfully synthesized utilizing chitosan and melamine as carbon and nitrogen sources,concomitant with the incor... A 3D nitrogen⁃doped graphene/multi⁃walled carbon nanotube(CS⁃GO⁃NCNT)crosslinked network mate⁃rial was successfully synthesized utilizing chitosan and melamine as carbon and nitrogen sources,concomitant with the incorporation of multi⁃wall carbon nanotubes and employing freeze drying technology.The material amalgamates the merits of 1D/2D hybrid carbon materials,wherein 1D carbon nanotubes confer robustness and expedited elec⁃tron transport pathways,while 2D graphene sheets facilitate rapid ion migration.Furthermore,the introduction of nitrogen heteroatoms serves to furnish additional active sites for lithium storage.When served as an anode material for lithium⁃ion batteries,the CS⁃GO⁃NCNT electrode delivered a reversible capacity surpassing 500 mAh·g^(-1),mark⁃edly outperforming commercial graphite anodes.Even after 300 cycles at a high current density of 1 A·g^(-1),it remained a reversible capacity of up to 268 mAh·g^(-1). 展开更多
关键词 GRAPHENE carbon nanotube hybrid material ANODE lithium⁃ion battery
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