在基于3D导电框架的硫电池中调节聚硫化物转化和沉积动力学

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:

• 聚硫化物穿和缓慢的液态固体转化阻碍了硫 (Li-S) 电池的实用性.
• 现有的聚硫化物动力学研究在捕捉隐性细节方面存在局限性.

研究的目的:

• 为Li-S电池中的3D核化模式设计一种新的导电网络.
• 用现场阻抗研究核化模式和液体-固体转换之间的关系.

主要方法:

• 制造FeN-NPC导电网从中.
• 诱导Li2S沉积的3D核化模式.
• 在现场阻抗光谱与动态随机终结 (DRT) 分析.

主要成果:

• 与2D核化相比,3D核化模式促进了较高的Li2S沉积和较早的核化.
• 现场阻抗揭示了3D核化模式提供了充足的生长点,形成了没有电荷传输限制的Li2S层.
• 带有纳米管的多孔结构增强了Li+扩散.

结论:

• 3D核化策略显著提高了Li-S电池的性能.
• 实现了高容量 (1423 mAh g-1 在0.1 C),低容量衰减 (0.029% 每个周期在2 C),和优秀的速率能力 (620 mAh g-1 在5 C).