超薄混合离子电子导电介层通过高性能硫电池的溶液剪切技术
Donghyeok Son1, Hyunmin Park2, Won-Gwang Lim1
1Department of Chemical and Biomolecular Engineering, Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), 291 Daehak-Ro, Yuseong-Gu, Daejeon 34141, Republic of Korea.
ACS nano
|December 11, 2023
概括
研究人员为硫 (Li-S) 电池开发了一种超薄的中间层,以克服聚硫化物穿和导电性问题. 这一创新提高了能量密度和电池性能.
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) 电池面临商业化障碍,原因是聚硫化物 (PS) 穿和导电性差.
- 现有的多功能介层往往缺乏同时抑制PS和提高导电性,或者由于厚度而损害能量密度.
研究的目的:
- 为Li-S电池开发一种超薄,轻量级的中间层,可以抑制PS穿并增强离子和电子导电性.
- 为了提高Li-S电池的能量密度和整体性能.
主要方法:
- 使用溶液剪切制造超薄中间层 (750 nm),由碳纳米管 (CNT) /Nafion/多-3,4-乙烯二氧化硫:四酸 (PEDOT:TCB) 组成.
- 研究纳菲昂和CNT/PEDOT对PS分离和吸附的协同作用.
- 通过对电离子交换和Nafion的SO3-功能组优化离子和电子导电性.
主要成果:
- 超薄的中间层有效地抑制了PS穿现象.
- 实现了增强的离子和电子导电性,促进了均的Li+离子流量,并改善了可湿性.
- 在一个具有高硫负载 (5.3 mg cm-2) 和低电解质/硫比率 (5 μL mg-1) 的Li-S袋式电池中,证明了1029 mA h g-1的高放电能力.
结论:
- 开发的CNT/Nafion/PEDOT:TCB介层为推进Li-S电池技术提供了一个有前途的解决方案.
- 介层的超薄和轻量化性质可以保持能量密度,同时提高电化学性能.
- 这项工作突出了用于高性能Li-S电池的多功能介层的潜力.
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