用于Li-S电池的阴极复合材料通过使用氧化多孔结构
Rezan Demir-Cakan1, Mathieu Morcrette, Farid Nouar
1LRCS, UMR CNRS 6007, Université de Picardie Jules Verne, 33 Rue Saint-Leu, 80039 Amiens cedex, France.
Journal of the American Chemical Society
|September 3, 2011
概括
研究人员开发了一种新策略,使用半孔三酸盐金属有机框架 (MOF) 通过捕获可溶性聚硫化物来提高硫 (Li-S) 电池的性能. 这提高了电力运输应用的容量保留.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 硫 (Li-S) 电池具有高能量密度,但由于可溶性聚硫化物形成,其周期寿命较短.
- 由于容量退化,现有的Li-S电池技术在商业化方面面临挑战.
研究的目的:
- 为了解决 Li-S 电池中的聚硫化物穿问题.
- 为了提高Li-S阴极的容量保留和循环性能.
- 探索使用中孔材料作为硫的宿主.
主要方法:
- 硫浸到一个半孔三酸盐金属有机框架 (MOF),MIL-100(Cr).
- 用MOF托管的硫电极对Li-S电池进行电化学测试.
- 使用传输电子显微镜 (TEM) 和X射线光电谱 (XPS) 进行表征.
- 对其他中等孔氧化物 (如SBA-15) 的方法的概括.
主要成果:
- 在MIL-100 ((Cr) 中限制硫的电极显著改善了容量保留.
- TEM和XPS证实了MOF孔的可逆聚硫化物捕获和释放.
- 观察到多硫化物与MOF的氧化框架之间的弱结合相互作用.
- 半孔二氧化 (SBA-15) 也改善了Li-S细胞的性能,表明半孔宿主的一般适用性.
- 中孔添加剂的孔径大小和表面活性都会影响循环性能.
结论:
- 半孔金属有机框架和氧化物可以有效地减轻Li-S电池中的聚硫化物穿.
- 该战略提高了Li-S阴极的循环寿命和容量保留.
- 了解聚硫化物和氧化物表面之间的接口是设计先进硫电极的关键.
