多功能介层工程用于丝虫便衍生的多孔碳,使高能硫电池成为可能
Si-Jie Jiang1, Cui-Xia Wu1, Rui Liu1
1College of Science, Huazhong Agricultural University, Wuhan, 430070, Hubei, P. R. China.
ChemSusChem
|September 1, 2023
概括
研究人员使用丝虫便衍生的多孔碳和CoS2纳米颗粒开发了一种新的功能介层,以提高硫 (Li-S) 电池的性能. 这种中间层抑制了聚硫化物穿和树岩的形成,大大提高了电池的寿命和容量.
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) 电池在理论上具有很高的容量,但由于聚硫化物穿和缓慢的动力学,它们的实际应用受到限制.
- 来自生物质的材料呈现出独特的多孔结构,可以利用它们来应对这些挑战.
研究的目的:
- 使用丝虫便衍生的多孔碳 (SC) 和二硫化物 (CoS2) 纳米粒子 (SC@CoS2) 设计和制造一个功能性的中间层.
- 调查SC@CoS2中间层在抑制聚硫化物穿,加速硫氧化还原动力学和抑制Li-S电池中的树状石形成方面的有效性.
主要方法:
- 从丝虫便制造3D多孔碳结构.
- 纳米尺寸的CoS2颗粒在有孔的碳框架上进行现场加载.
- 将SC@CoS2材料集成为具有聚烯分离器的功能中间层.
- 对具有功能介层的Li-S细胞进行电化学测试.
主要成果:
- 该SC@CoS2中间层表现出高的特定表面积,有效地吸附聚硫化物并减轻穿效应.
- 多孔碳阻碍了CoS2的聚合,并保持了其催化活性,加速了硫转化动力学.
- 间层促进了均的沉积,并抑制了树的生长.
- 带有SC@CoS2中间层的Li-S电池实现了1599.1 mAh g-1的高初始容量,并在延长循环后保留了1208.3 mAh g-1.
结论:
- 开发的SC@CoS2功能介层显著提高了Li-S电池的电化学性能和循环稳定性.
- 来自生物质的多孔碳是设计高能储能应用的先进中间层的有效平台.
- 这种方法为开发持久性和高性能Li-S电池提供了一个有前途的战略.
