在连贯的纳米异晶集体内增强电子移位,以优化高能量密度Li-S电池中的多硫化物转换
Zhiqiang Zhao1, Yukun Pan1, Shan Yi1
1State Key Laboratory of Chemical Engineering, East China University of Science and Technology, Shanghai, 200237, P. R. China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|December 25, 2023
概括
研究人员开发了一种新的催化剂策略,使用纳米异质晶来提高硫 (Li-S) 电池的性能,通过解决聚硫化物穿和增强离子传输以获得更高的能量密度.
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:
- 高能量密度硫 (Li-S) 电池的商业化面临重大障碍,包括聚硫化物穿,反应动力学缓慢和Li+运输差.
- 这些挑战限制了Li-S电池技术的实际应用和效率.
研究的目的:
- 提出一种新的催化剂设计策略,以提高Li-S电池的性能.
- 克服阻碍Li-S电池商业化的主要局限性.
主要方法:
- 在现场组装连贯的纳米异晶合体 (CNEs),灵感来自拼图.
- 使用实验技术和密度函数理论 (DFT) 计算.
- 制造和测试基于NbN-NbC的袋式电池.
主要成果:
- CNE催化剂设计稳定了高活性晶体面,增强了电子移位,并减少了能量障碍.
- 催化剂促进了多硫化物聚合,并促进了有效的Li2S沉积和Li+扩散,从而改善了硫氧化还原.
- 基于NbN-NbC的袋式电池实现了357Wh kg-1的高能量密度.
结论:
- 拟议的CNE战略为设计用于储能的高性能电催化剂提供了一个新的范式.
- 这种方法有效地解决了Li-S电池技术的关键挑战,证明了重要的实际应用价值.
- 这些发现有可能指导未来的研究,用于下一代电池的先进催化剂设计.


