精确设计的超小型CoP纳米粒子-装饰的空心碳纳米圈作为硫电池中的高效主体
Ping Feng1, Qingping Wu1,2, Yael Rodriguez Ayllon1
1Institute of Electrochemical Energy Storage, Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie, Berlin, 14109, Germany.
Chemistry (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|June 5, 2024
概括
研究人员在硫 (Li-S) 电池的空心碳纳米圈上开发了超小的化 (CoP) 纳米粒子. 这种先进的材料通过改善硫的转化和稳定性来提高Li-S电池的性能.
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
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 硫 (Li-S) 电池在理论上具有很高的能量密度,但周期性和耐用性较差.
- 硫中毒和缓慢的聚硫化物转换动力学是限制Li-S电池性能的关键挑战.
- 控制金属化物催化剂的大小对于优化聚硫化物转化至关重要.
研究的目的:
- 设计和合成在空心碳纳米圈 (CoP@C) 上固定的超小化 (CoP) 纳米粒子.
- 研究精确控制的CoP纳米粒子大小对Li-S电池性能的影响.
- 通过吸附-扩散协同作用来增强Li-S电池的电化学动力学和稳定性.
主要方法:
- 使用球形聚电解质刷 (SPB) 作为控制Co纳米粒子增长的模板.
- 采用聚多巴胺涂层进行稳定,并作为碳源.
- 在空心碳纳米圈上通过气体固体化过程合成了CoP纳米粒子.
- 制造的 CoP@C/S 阴极用于 Li-S 电池测试.
主要成果:
- 获得了尺寸为7.1±3.1纳米的超小CoP纳米粒子,比现有方法要细得多.
- 在空心碳纳米球上证明了CoP纳米颗粒的均分布.
- CoP@C促进了加速的离子扩散和增强的聚硫化物转化动力学.
- 带有CoP@C/S阴极的Li-S电池的初始容量在1.0°C时为850.0 mAh/g.
- 呈现出异常低的容量衰变率,每周期为0.03%.
结论:
- 拟议的微妙性调节策略有效地产生了用于先进Li-S电池的超小型CoP纳米粒子.
- CoP@C材料通过改善离子扩散和聚硫化物转化来提高Li-S电池的性能.
- 开发的CoP@C/S阴极表现出卓越的循环性和耐用性,为实际的Li-S电池应用铺平了道路.
