活性碳纳米管的协同缺陷工程和接口稳定性使得超长寿命的全固态硫电池成为可能
Cheng Wang1,2,3, Yue Wu1,2,3,4, Jing Gao1,2,3
1Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology, Chinese Academy of Sciences, Qingdao 266101, China.
ACS applied materials & interfaces
|August 18, 2023
概括
研究人员开发了多孔碳纳米管 (P-CNTs),以改进固态硫电池 (ASSLSBs). 这项创新增强了接口接触和导电性,导致超长的寿命和高容量保留,用于下一代能源存储.
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:
- 全固态硫电池 (ASSLSBs) 由于硫的高能量密度,安全性和低成本,对下一代储能充满希望.
- 固体电解质和硫活性物质之间的接口接触不足阻碍了电子/离子导电,增加了电阻和容量衰减.
研究的目的:
- 为了提高ASSLSB的界面接触和电化学性能.
- 开发一种用于复合性阴极的新型含硫矩阵.
主要方法:
- 商业碳纳米管 (CNTs) 被激活以创建多孔CNTs (P-CNTs).
- S@P-CNTs复合阴极是为ASSLSBs制造的.
- 描述包括扫描电子显微镜 (SEM),X射线光电子谱学 (XPS) 和密度函数理论 (DFT) 的计算.
- 评估了电化学性能.
主要成果:
- P-CNTs比CNTs具有更大的特定表面积和更多含氧组,改善了与Li6PS5Cl固体电解质的界面接触.
- P-CNTs形成一个3D导电网络,增强电子和离子运输和硫利用.
- 基于S@P-CNTs的ASSLSB实现了1099.2mAhg-1的容量,在1.34mAcm-2.2时.
- 在1400个循环中观察到70.4%的显著容量保留.
结论:
- 对于ASSLSBs来说,P-CNTs是有效的含硫矩阵,显著提高了接口稳定性和导电性.
- 开发的 S@P-CNTs 阴极能够实现卓越的电化学性能和超长的周期寿命.
- 这种方法为推进高性能ASSLSB提供了一个有前途的战略.


