催化界面的多模式工程为硫电池的内部预度和加速氧化反应动力学提供了多地点的金属有机框架
Haibin Lu1, Qinghan Zeng1, Liangliang Xu2
1Guangzhou Key Laboratory of Low-Dimensional Materials and Energy Storage Devices, School of Materials and Energy, Guangdong University of Technology, 510006, Guangzhou, China.
Angewandte Chemie (International ed. in English)
|January 5, 2024
概括
研究人员开发了多站点催化金属有机框架 (MSC-MOFs) 来增强硫电池 (LSBs). 这些先进的催化剂显著提高了放电能力和循环稳定性,提高了下一代电池的能量密度.
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
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 硫电池 (LSB) 面临的挑战是聚硫化物 (LiPS) 的穿效应和缓慢的氧化还原动力学.
- 有效的催化剂对于克服这些局限性和提高LSB性能至关重要.
研究的目的:
- 开发先进的催化剂,减轻穿效应,并增强LiPSs在LSB中的氧化还原动力学.
- 设计多站点催化金属有机框架 (MSC-MOFs) 以改善反应剂扩散和催化.
主要方法:
- 多模式分子工程被用来创建MSC-MOFs与纳米.
- 这些MOF具有与混合价值金属位点的协作吸附/催化接口.
- 该设计可促进多硫化物的内部预缩,共吸收和催化转化.
主要成果:
- 带有MSC-MOF-Ti催化中间层的LSB显示,排放能力和循环稳定性得到了62%的改善.
- 在稀疏电解质条件下,在高硫负载 (9.32 毫克/厘米/厘米) 的情况下,实现了高面积容量 (11.57 mAh/厘米-2).
- 一个袋式电池显示了350.8Wh kg-1.1的超高重力测量能量密度.
结论:
- 该研究提出了一个通用策略,用于设计高能LSB的高效催化MOF.
- MSC-MOFs有效地促进硫-硫键改造 (SRR) 并抑制分子层面的穿效应.
- 这些发现推动了对新一代储能解决方案的多孔催化材料的开发.
