具有高离子导电性的Halloysite衍生的中孔改善了Li-S电池的性能
Ranxiao Ao1, Ziqi Zhu1, Shilin Zhang1,2
1Engineering Research Center of Nano-Geomaterials of Ministry of Education, Laboratory of Advanced Mineral Materials, Faculty of Materials Science and Chemistry, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China. tangaidong@cug.edu.cn.
概括
用铁添加的半孔可提高硫电池的性能,通过改善离子运输和聚硫化物吸附. 这种新型的硫载体提高了先进的储能容量和稳定性.
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:
- 在厚硫阴极中缓慢的离子 (Li+) 运输限制了-硫 (Li-S) 电池容量和循环.
- 高效的充电载体和稳定的中间体对于高性能Li-S电池至关重要.
研究的目的:
- 为Li-S电池开发一种新的硫宿主材料,具有增强的离子导电性和多硫化物管理.
- 为了研究中等孔中铁兴奋剂对Li-S电池性能的影响.
主要方法:
- 合成Fe-doped高排序的半孔 (Fe-HSBA-15) 作为硫宿主.
- Fe-HSBA-15/S电池的电化学表征,包括容量,循环稳定性和速率性能.
- 分析Li+运输特性和理论计算 (DFT) 以阐明机制.
主要成果:
- Fe-HSBA-15 呈现出高离子导电性 (1.10 mS cm-1) 和 Li+ 转移数 (0.77).
- 该Fe-HSBA-15/S电池在0.2C时实现了1216.7mAhg-1的初始容量.
- 经过100个循环后,在高硫负载 (4.34毫克/cm-2) 时保持4.47 mA/h cm-2的良好循环稳定性.
- 理论计算证实了由于铁兴奋剂而增强的聚硫化物吸附和催化活性.
结论:
- 用Fe合的半孔 (Fe-HSBA-15) 有效地改善了Li-S电池中的Li+扩散和聚硫化物捕获.
- 该材料有序的中孔结构和铁剂有助于提高电化学性能.
- 这项研究提出了开发高性能Li-S电池的有希望的战略.
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