リチウム硫黄電池の電気化学性能を向上させるためのMo{S_1-xSe_x) ₂@rGO超薄板の戦略的構成要素規制

科学分野:

• 材料科学
• 電気化学
• エネルギー貯蔵

背景:

• リチウム硫黄 (LiS) バッテリーは理論上高いエネルギー密度を提供しているが,リチウムポリ硫黄 (LiPSs) の溶解と遅い酸化還元運動によって課題に直面している.
• 硫黄宿主におけるヘテロアトムのドーピングは,LiPSの吸収と触媒変換を改善することができるが,最適なドーパント濃度については調査が必要である.

研究 の 目的:

• LiS電池の性能に対するMo(S1-xSex) 2ホストのセレニウム (Se) と硫黄 (S) の原子比の影響を体系的に調査する.
• Se/S比,電子構造,触媒活性,電気化学性能の間の定量的な関係を確立する.

主な方法:

• 調節可能なSe/S+Se比率を持つ減少グラフェン酸化物 (rGO) 基板に,一段階の水熱技術を使用して,Mo(S1-xSex) 2の超薄膜を合成した.
• 合成されたMo(S1-xSex) 2@rGO材料は,電気化学的性能を評価するためにLiS電池の硫黄ホストとして使用されました.

主要な成果:

• MoSSe@rGO (x=0. 5) は,他の比率と比較して,優れたLiPSs化学吸収とより速い双方向的リドックス運動を示した.
• 最適化されたカトドは0.2Cで1121mAhg−1を提供し,2Cで699mAhg−1を維持し,優れた可逆性をもたらした.
• 1Cでの500サイクル後,509mAhg−1の安定した容量は維持され,サイクルあたり0. 08%の超低減率を示した.

結論:

• Mo(S,Se) 2ホストのセレニウムドーピングは,LiS電池のLiPS吸収と触媒変換を高めるための調整可能な戦略を提供します.
• この研究は,Se/S比,電子構造変調,触媒活性,電気化学性能との明確な相関を確立している.
• この研究は,制御されたヘテロアトムドーピングによる高エネルギー,長寿命のLiS電池の開発のための一般化可能なアプローチを提供します.