稀土单原子催化为高性能Li-S全电池,具有超高容量的超高容量
Rong Zhou1, Yongqiang Ren1, Weixin Li1
1Key Laboratory of Fine Chemicals in Universities of Shandong, Jinan Engineering Laboratory for Multi-scale Functional Materials, School of Chemistry and Chemical Engineering, Qilu University of Technology (Shandong Academy of Sciences), Jinan, 250353, China.
Angewandte Chemie (International ed. in English)
|May 18, 2024
概括
这项研究引入了 (Sm) 单原子催化剂 (SAC) 用于硫 (Li-S) 电池. 这些稀土金属SAC改善了聚硫化物转化和沉积,提高了电池的性能和稳定性.
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
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 硫 (Li-S) 电池提供高能量密度,但患有缓慢的氧化还原动力学和树问题.
- 当前的单原子催化剂 (SACs) 经常使用易被动化的过渡金属;由于激活困难,稀土金属SACs具有挑战性.
研究的目的:
- 为先进的Li-S电池开发基于稀土金属的新型单原子催化剂 (SAC).
- 为了研究 (Sm) SACs的催化机制,利用它们的4f轨道来提高Li-S电池的性能.
主要方法:
- 在分离器中集成的 (Sm) 单原子催化剂 (Sm-N3C3) 的设计和合成.
- 对修改的半电池和完整的Li-S电池进行电化学测试,以评估容量,循环稳定性和沉积.
主要成果:
- Sm SACs通过f-d-p轨道杂交证明了聚硫化物的增强催化转化.
- 使用Sm SACs修改的分离器使半电池容量>600 mAh/g和2000个循环后84.3%的保留率成为可能.
- 完整的Li-S电池表现出极好的稳定性,在0.2°C的100个循环后保持80.6%.
结论:
- 这项工作介绍了第一个用于Li-S电池的稀土金属Sm SACs,克服了激活挑战.
- 通过独特的轨道杂交,Sm SAC为开发高性能储能系统提供了新的途径.
- 这些发现为电化学应用中的稀土金属催化提供了新的视角.
