通过对先进的硫电池的电子密度调节来增强活性铁位点的硫氧化转化
Fanchao Zhang1, Zihuan Tang2, Tengfei Zhang1
1Key Laboratory of Bio-inspired Smart Interfacial Science and Technology of Ministry of Education, Beijing Advanced Innovation Center for Biomedical Engineering, School of Chemistry, Beihang University, Beijing, 100191, P. R. China.
这项研究引入了在N和P双化多孔碳纳米板 (Fe-NPPC) 上的铁酸作为一种新型电催化剂. Fe-NPPC通过抑制聚硫化物穿和促进硫氧化还原反应,显著提高硫电池的性能.
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:
- 硫 (Li-S) 电池具有高能量密度,但面临着诸如穿效应和缓慢的硫氧化还原反应等挑战.
- 开发有效的电催化剂对于推进Li-S电池技术至关重要.
研究的目的:
- 合成和描述一种用于提高Li-S电池性能的新型电催化剂.
- 在聚硫化物转化和硫氧化还原反应上研究开发材料的催化机制.
主要方法:
- 通过轴 Fe-N 协调合成的 N 和 P 双合的多孔碳纳米片 (Fe-NPPC) 在 N 和 P 上的单分子铁氨酸.
- 使用Fe-NPPC作为电催化剂的Li-S电池的电化学性能测试.
- 聚硫化物转换和电子结构调制的分析.
主要成果:
- Fe-NPPC表现出极好的催化活性,通过调节电子密度来促进聚硫化物转化.
- 在1°C时达到1023mAhg-1的高可逆容量,在1500个周期内每周期的超低容量衰减为0.035%.
- 高面积容量为4.8 mAh cm-2 (在7.1 mg cm-2硫载荷) 和9.3 mAh cm-2 (在9.2 mg cm-2硫载荷) 获得.
结论:
- Fe-NPPC电催化剂有效地抑制了穿效应,并增强了Li-S电池中的硫氧化还原动力学.
- Fe-NPPC活性位点的优化电子结构有助于优越的电化学性能和长期稳定性.
- 这项工作为开发用于高性能Li-S电池的先进电催化剂提出了一个有前途的战略.
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