化在和添加碳上的化作为功能性膜涂层,使硫电池具有坚固的性能
Canhuang Li1, Jing Yu2, Chaoqi Zhang3
1Catalonia Institute for Energy Research-IREC, Sant Adrià de Besòs, Barcelona 08930, Spain; Department of Chemistry, Universitat de Barcelona, Barcelona 08028 Spain.
Journal of colloid and interface science
|May 17, 2024
概括
这项研究引入了一种新的化 (WP) 和-联合化碳纳米板 (WP@NPC) 材料,用于硫电池 (LSB). 这种多功能分离器通过改善聚硫化物转化和离子输送来提高硫的利用率和速度性能.
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:
- 硫电池 (LSB) 提供高的理论能量密度,但面临着缓慢的聚硫化物转换动力学和硫损失的挑战.
- 在LSB中现有的分离器不能充分解决聚硫化物穿和催化转换,限制电池性能和寿命.
研究的目的:
- 开发一种新的多功能分离器材料,以提高硫电池的性能.
- 调查化 (WP) 纳米颗粒在和联合化碳纳米片 (WP@NPC) 上作为分离涂层的有效性.
主要方法:
- 采用了一步合成方法,在和联合化碳纳米板 (WP@NPC) 上生长WP纳米颗粒.
- 该WP@NPC材料被用作LSB的聚烯分离器的涂层.
- 进行了实验性表征和密度函数理论 (DFT) 计算,以了解材料的特性和机制.
主要成果:
- 涂层WP@NPC的分离器表现出极好的聚硫化物 (LiPS) 吸附和催化转化能力.
- 使用WP@NPC分离器的LSB表现出高的特定容量 (在0.1C时接近1500 mAh/g) 和优越的库伦比效率 (>3C时99.5%).
- 该材料促进了快速的离子传输,并有效抑制了LiPS的损失,从而提高了循环稳定性,即使在高硫负载 (4.9 mg cm-2).
结论:
- 开发的WP@NPC材料作为硫电池的高效多功能分离器.
- 这一策略显著改善了LSB中的硫利用率,速率性能和循环稳定性.
- 多功能分离器是推动LSB技术发展的一个有希望的途径.
