正電性S空位構建高性能Li-S電池!
鋰硫電池具有大的理論容量和高的能量密度,加上正極材料硫來源廣泛、環境友好等特點,有望成為下一代高性能鋰離子電池。但其商業化應用仍存在諸多技術挑戰,譬如固體硫化物的導電性差,可溶性多硫化物中間體的穿梭效應以及充放電過程體積變化大等問題。
為解決以上問題,研究者們已探索了多種方式:
1)通過電極結構設計增強導電性,並抑制多硫化物的擴散;
2)通過調節電解液成分、隔膜結構、粘結劑成分來抑制穿梭效應;
3)在金屬鋰負極表面進行保護,防止多硫化物和鋰的副反應。
儘管如此,活性物質的不可逆損失仍未完全解決。
有鑒於此,北京大學郭少軍研究員課題組報道了一種利用正電性S空位錨定負電性多硫化物陰離子的策略,實現了高性能Li-S電池!
圖1.MXene/1T-2H MoS2-C製備及表徵
張業龍等研究人員將缺陷化學與鋰硫電池有機結合,在鋰硫電池體系中巧妙地引入「正電荷硫空位」這一概念,合成了富1T相MoS2及富正電荷硫空位的MXene/1T-2H MoS2-C雜化材料,利用大量的「正電荷硫空位」,有效錨定負電性多硫化物陰離子,利用三維MXene及1T MoS2提供快速的電子導電通道。
該材料表現出優異的電化學性能。在0.1 C的電流倍率下,該材料的紐扣鋰硫電池比容量為1194.7 mAh/g。在0.5 C的倍率下,循環300次後,電池容量可維持在799.3mAh/g,每圈僅衰減0.07%。該材料組裝的軟包鋰硫電池可實現40圈的穩定循環。
圖2.MXene/1T-2H MoS2-C-S軟包鋰硫電池循環性能
該工作不僅設計了1T/2H相界面、豐富的正電性S空位、三維的MXene導電骨架,並將物理吸附、化學吸附作用、缺陷化學、界面催化結合,利用MXene/1T-2H MoS2-C的催化效應及其限域錨地作用,實現了多硫化物的快速可逆轉化。
總之,這項研究為鋰硫電池正極材料的設計提供了一種有效方法,開啟了缺陷化學與鋰硫電池的有機結合,為開發高性能鋰硫電池提供了新的思路!
聲明:
2. 因學識有限,難免有所疏漏和謬誤,懇請批評指正!
3. 本文主要參考以上或以下所列文獻,圖文和視頻僅用於對相關科學作品的介紹、評論以及課堂教學或科學研究,不得作為商業用途。如有任何版權問題,請隨時與我們聯繫!
Yelong Zhang, ShaojunGuo et al. Rational Design of MXene/1T-2H MoS2-C Nanohybrids forHigh-Performance Lithium–Sulfur Batteries. Adv. Func. Mater. 2018.


TAG:全球大搜羅 |