和氧化纳米颗粒嵌入的功能性碳纳米纤维用于硫电池
Islam Rakhimbek1, Nurzhan Baikalov2, Aishuak Konarov2
1National Laboratory Astana, Nazarbayev University Astana 010000 Kazakhstan zbakenov@nu.edu.kz.
Nanoscale advances
|January 18, 2024
概括
本研究介绍了Ni/NiO嵌入式碳纳米纤维作为硫电池的新型电流收集器,显著改善容量保留和循环寿命,以增强能量存储. 这一进步解决了硫电池商业化的关键挑战.
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,但其容量衰减和周期寿命短.
- 这种降解主要是由于硫的绝缘性和多硫化物 (LiPSs) 在电解质中的溶解.
研究的目的:
- 开发和评估多功能Ni/NiO嵌入式碳纳米纤维 (Ni/NiO@CNFs) 作为Li-S电池的独立电流收集器.
- 提高LiPS氧化还原反应的动力学,提高Li-S电池的循环能力.
主要方法:
- 合成Ni/NiO@CNFs使用电技术,然后进行热处理.
- 使用Ni/NiO@CNF作为电流采集器制造的Li-S电池,约有2.0毫克/cm-2的硫载荷.
- 在多个周期的0.5C和1.0C电流密度下测试了电化学性能.
主要成果:
- 在0.5°C达到1335.1 mA hg-1的初始特定容量,在1.0°C达到1190.4 mA hg-1的初始特定容量.
- 证明了高容量保留:77%在100个循环后和70%在200个循环后.
- 展示了Ni/NiO纳米粒子嵌入在提高Li-S电池性能方面的有效性.
结论:
- /@CNF作为高性能Li-S电池的有效的独立电流收集器.
- 在碳纳米纤维地毯上嵌入金属和金属氧化物纳米颗粒显著提高了电池动力学和循环能力.
- 这种方法为克服Li-S电池技术的关键局限性提供了一个有希望的策略.
