由氧化催化激活的高质量负载Li-S电池:在精益电解质条件下的性能和故障分析
Shuting Fu1,2, Hongmin Wang1, Yiren Zhong1
1Department of Chemistry and Energy Sciences Institute, Yale University, 810 West Campus Drive, West Haven, CT, 06516, USA.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|June 6, 2023
概括
开发先进的硫 (Li-S) 电池需要高硫负载和最小的电解质. 这项研究在碳宿主中引入了CeOx纳米结构,实现了高容量,并揭示了在稀缺电解质条件下由树突引起的独特故障模式.
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
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 高能量密度的硫 (Li-S) 电池面临的挑战是增加硫质量负载和最小化电解质量.
- 之前的研究已经确定了在缺乏电解质条件下的Li-S电池的潜在限制步骤.
研究的目的:
- 通过将以前的发现扩展到新的催化剂和高硫负载来进一步了解Li-S电池.
- 开发一个多功能3D网络,以提高Li-S电池性能.
主要方法:
- 将氧化 (CeOx) 纳米结构集成到棉制碳中,以创建一个3D网络.
- 在高硫负载和低电解质/硫比下对S/CeOx/C电极进行电化学测试.
- 在缺乏电解质条件下的Li-S细胞中故障机制的分析.
主要成果:
- 该S/CeOx/C电极在电解质/硫比为5μL mg-1.1的情况下,实现了稳定的面积容量9 mAh cm-2,高硫负载为14 mg cm-2.
- 发现了一个以前被忽视的故障模式:由于在高电流密度下充电时,树通过分离器透,导致局部短路.
- 开发的材料促进了高活性物质的托管,电子输送和硫化反应的催化.
结论:
- 该研究强调了开发用于Li-S电池的新型材料结构的重要性.
- 了解和减轻故障机制,例如在稀缺电解质条件下的树石生长,对于推进Li-S电池技术至关重要.
- 多功能3D网络显示出对高性能Li-S电池的承诺.
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