减少的石墨烯氧化物与ZnS纳米颗粒嵌入,作为Li-S电池的催化阴极材料
Roberto Colombo1, Daniele Versaci1, Julia Amici1
1Department of Applied Science and Technology (DISAT), Politecnico di Torino, C.so Duca degli Abruzzi 24, 10129 Torino, Italy.
Nanomaterials (Basel, Switzerland)
|July 29, 2023
概括
这项研究引入了一种新型的硫和配合的减少氧化石墨烯复合物与硫化纳米粒子,用于先进的硫电池. 新的阴极材料显著提高了特定容量和循环稳定性,为更好的电池性能铺平了道路.
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) 电池具有较高的理论容量和较低的成本,使其成为下一代能源存储的前景.
- -S电池性能面临的挑战包括低周期稳定性和聚硫化物穿效应.
- 开发先进的阴极材料对于克服这些局限性至关重要.
研究的目的:
- 为了合成一种新型复合材料,硫和配合的减少石墨烯氧化物与硫化纳米粒子 (SN-rGO/ZnS) 嵌入.
- 通过增强阴极材料性能,提高硫电池的电化学性能.
- 调查异原子兴奋剂和硫化纳米颗粒对电池性能的影响.
主要方法:
- 无溶剂微波合成用于SN-rGO/ZnS复合材料.
- 使用XRD,XPS,FESEM和TGA进行化学物理表征.
- 电化学评估包括循环电压测量,静电循环,Tafel图,EIS和Li2S沉积试验.
主要成果:
- 微波合成有效地产生了具有良好的硫载荷能力的SN-rGO/ZnS复合物.
- SN-rGO/ZnS/S8阴极对聚硫化物表现出强烈的亲和力,抑制扩散损失并改善氧化还原动力学.
- 具体容量在1°C时从517升至648mAhg-1,在750周期 (0.5°C) 时容量保留从32.5%提高到48.2%.
结论:
- 开发的SN-rGO/ZnS复合材料显著提高了硫电池的性能.
- 异原子兴奋剂和硫化纳米颗粒的存在有利于提高容量和循环寿命.
- 简单的微波合成为先进的Li-S电池阴极的可扩展生产提供了一个有前途的途径.
