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Impact of Functional Groups in Reduced Graphene Oxide Matrices for High Energy Anodes in Lithium-Ion Batteries

  • Most high capacity anode materials for lithium-ion batteries (LiB) require a carbonaceous matrix. In this context one promising material is reduced graphene oxide (rGO). Herein, we present the influence of different reduction degrees of rGO on its physico-chemical properties, such as crystallinity, specific surface area, electrical conductivity and electrochemical lithiation/delithiation behavior. It is found that a heat treatment under inert and reducing atmospheres increases the long-range order of rGO up to a temperature of 700 °C. At temperatures around 1000 °C, the crystallinity decreases. With decreasing oxygen content, a linear decrease in irreversible capacity during cycle 1 can be observed, along with a significant increase in electrical conductivity. This decrease in irreversible capacity can be observed despite an increase in specific surface area indicating the more significant influence of the oxygen content on the capacity loss. Consequently, the reversible capacityMost high capacity anode materials for lithium-ion batteries (LiB) require a carbonaceous matrix. In this context one promising material is reduced graphene oxide (rGO). Herein, we present the influence of different reduction degrees of rGO on its physico-chemical properties, such as crystallinity, specific surface area, electrical conductivity and electrochemical lithiation/delithiation behavior. It is found that a heat treatment under inert and reducing atmospheres increases the long-range order of rGO up to a temperature of 700 °C. At temperatures around 1000 °C, the crystallinity decreases. With decreasing oxygen content, a linear decrease in irreversible capacity during cycle 1 can be observed, along with a significant increase in electrical conductivity. This decrease in irreversible capacity can be observed despite an increase in specific surface area indicating the more significant influence of the oxygen content on the capacity loss. Consequently, the reversible capacity increases continuously up to a carbon content of 84.4 at% due to the thermal reduction. Contrary to expectations, the capacity decreases with further reduction. This can be explained by the loss of functional groups that will be lithiated reversibly, and a simultaneous reduction of long-range order, as concluded from dq/dU analysis in combination with XRD analysis.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:S. MüllnerORCiD, T. HeldORCiD, Tim TichterORCiD, P. RankORCiD, D. Leykam, W. Jiang, T. Lunkenbein, T. Gerdes, C. RothORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Journal of The Electrochemical Society
Jahr der Erstveröffentlichung:2023
Organisationseinheit der BAM:3 Gefahrgutumschließungen; Energiespeicher
3 Gefahrgutumschließungen; Energiespeicher / 3.0 Abteilungsleitung und andere
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:The Electrochemical Society
Jahrgang/Band:170
Ausgabe/Heft:7
Aufsatznummer:070523
Erste Seite:1
Letzte Seite:12
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Angewandte Physik
Freie Schlagwörter:Batteries; Functional Materials; Graphene Oxide
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Energie
Energie / Elektrische Energiespeicher und -umwandlung
DOI:10.1149/1945-7111/ace70a
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-606852
ISSN:0013-4651
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:23.07.2024
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:23.07.2024
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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