Article (Scientific journals)
CVD-coated carbon xerogels for negative electrodes of Na-ion batteries
Karaman, Berke; Tonnoir, Hélène; Huo, Da et al.
2024In Carbon, 225, p. 119077
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Keywords :
Carbon xerogels; Chemical Vapor deposition; Hard carbon; Na-ion batteries; Chemical vapour deposition; Initial Coulombic efficiency; Micropores; Negative electrode; Polycondensations; Reversible capacity; Synthesised; Chemistry (all); Materials Science (all); General Chemistry; General Materials Science
Abstract :
[en] Carbon xerogels (CX) with varying nodule sizes, from 50 nm to 2 μm, are synthesized via polycondensation of resorcinol with formaldehyde in water, followed by pyrolysis at 800 °C to investigate their electrochemical properties as negative electrode material in Na-ion batteries. All samples exhibit high specific surface areas (∼600 m2 g-1 by N2 physisorption) due to the presence of a large volume of micropores. Chemical Vapor Deposition (CVD) is used to fill or mask the micropores to mitigate the typical detrimental effects of high surface areas on the Initial Coulombic Efficiency (ICE). Larger nodules correlate with increased Na+ storage capacity and ICE (up to 80 %), independently of the measured specific surface area. Notably, the sample displaying 2 μm nodule size reach a reversible capacity of 248 mAh g-1 and 80 % ICE at C/20 cycling rate. CVD-deposited carbon layers show a graphitic-like structure and completely block the micropores, reducing the specific surface area and improving both reversible capacity and ICE up to 298 mAh g-1 and 84 %, respectively. Such materials composed of two different carbons show great promise in the advancement of carbon-based materials for Na-ion batteries.
Disciplines :
Chemical engineering
Author, co-author :
Karaman, Berke  ;  Université de Liège - ULiège > Chemical engineering
Tonnoir, Hélène  ;  Université de Liège - ULiège > Chemical engineering ; Laboratoire de Réactivité et Chimie des Solides - LRCS, UMR7314 CNRS, Université de Picardie Jules Verne, Amiens, France
Huo, Da ;  Laboratoire de Réactivité et Chimie des Solides - LRCS, UMR7314 CNRS, Université de Picardie Jules Verne, Amiens, France
Carré, Bryan  ;  Université de Liège - ULiège > Department of Chemical Engineering > Ingéniérie électrochimique : matériaux et procédés pour la transformation et le stockage d'énergie
Léonard, Alexandre  ;  Université de Liège - ULiège > Chemical engineering
Gutiérrez, Jimena Castro ;  Université de Lorraine, CNRS, Institut Jean Lamour - IJL, Épinal, France
Piedboeuf, Marie-Laure ;  Université de Liège - ULiège > Department of Chemical Engineering > Ingéniérie électrochimique : matériaux et procédés pour la transformation et le stockage d'énergie
Celzard, Alain ;  Université de Lorraine, CNRS, Institut Jean Lamour - IJL, Épinal, France ; Institut Universitaire de France - IUF, Paris, France
Fierro, Vanessa;  Université de Lorraine, CNRS, Institut Jean Lamour - IJL, Épinal, France
Davoisne, Carine;  Laboratoire de Réactivité et Chimie des Solides - LRCS, UMR7314 CNRS, Université de Picardie Jules Verne, Amiens, France
Janot, Raphaël;  Laboratoire de Réactivité et Chimie des Solides - LRCS, UMR7314 CNRS, Université de Picardie Jules Verne, Amiens, France
Job, Nathalie  ;  Université de Liège - ULiège > Department of Chemical Engineering > Ingéniérie électrochimique : matériaux et procédés pour la transformation et le stockage d'énergie
Language :
English
Title :
CVD-coated carbon xerogels for negative electrodes of Na-ion batteries
Publication date :
May 2024
Journal title :
Carbon
ISSN :
0008-6223
eISSN :
1873-3891
Publisher :
Elsevier Ltd
Volume :
225
Pages :
119077
Peer reviewed :
Peer Reviewed verified by ORBi
Funders :
MESR - France. Ministère de l'Enseignement supérieur et de la Recherche [FR]
ERDF - European Regional Development Fund [BE]
MESRI - Ministère de l’Enseignement supérieur, de la Recherche et de l’Innovation [FR]
F.R.S.-FNRS - Fonds de la Recherche Scientifique [BE]
Available on ORBi :
since 19 April 2024

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