高合金电催化剂双向促进长周期寿命硫电池的多硫化物转换
Fengfeng Han1, Zhilong Wang2, Qi Jin1
1Key Laboratory for Photonic and Electronic Bandgap Materials, Ministry of Education, Harbin 150025, People's Republic of China.
ACS nano
|May 29, 2024
概括
高合金 (HEAs) 通过稳定阴极和加速反应来增强硫电池. 这项研究证明了HEAs的存在.
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:
- 高合金 (HEAs) 由于其高配置,具有独特的特性.
- 将HEAs纳入硫阴极可以减轻聚硫化物穿,并提高硫电池中的氧化还原动力学.
- 现有的HEA合成和集成到电池组件中的方法需要优化以提高性能.
研究的目的:
- 合成和描述纳米Pt0.25Cu0.25Fe0.15Co0.15Ni0.2高合金 (HEAs) 与空心碳 (HCs) 和高碳纳米带 (HCNBs) 集成.
- 为了研究HEAs对聚硫化物 (LiPS) 在硫电池中的转化反应的催化作用.
- 评估HEA修饰的阴极的电化学性能,以提高循环稳定性和容量.
主要方法:
- 在空心碳 (HEA/HC) 上合成纳米HEAs的简单热解策略.
- 集成HEA/HC纳米结构与高碳纳米带 (HCNBs).
- 密度函数理论 (DFT) 计算和实验电化学研究 (循环测试,容量测量).
主要成果:
- 合成的Pt0.25Cu0.25Fe0.15Co0.15Ni0.2HEAs表现出一种固体溶液阶段,具有强大的原子相互作用,导致广泛的吸附能量.
- 高热提供了众多活性位点,有效催化了LiPS的级联转化,并提高了反应速率.
- S/HEA@HC/HCNB阴极表现出了显著的循环稳定性,其衰变率低 (在1.0°C的2000个循环中为0.034%) 和初始面积容量高 (10.2 mAh cm-2,硫载荷为9 mg cm-2,0.1°C).
结论:
- 高合金 (HEAs) 有效催化多硫化物转化反应,显著提高硫电池的循环稳定性.
- 开发的HEA/HC/HCNB纳米结构为推进储能应用提供了一个有前途的战略.
- 这项研究强调了HEAs作为下一代电池技术中先进催化剂的潜力.
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