多功能TiN-MXene-Co@CNTs网络作为高实际容量的-硫电池的硫/主机
Xintao Zuo1, Lufei Wang2, Mengmeng Zhen2
1Key Laboratory of Bio-inspired Smart Interfacial Science and Technology of Ministry of Education Institution, Beihang University, Beijing, 100191, P. R. China.
Angewandte Chemie (International ed. in English)
|June 13, 2024
概括
一种新的TiN-MXene-Co@CNTs材料有效地抑制了聚硫化物穿和硫电池中的树生长. 这种复合材料可实现高容量和长周期寿命,用于先进的电池应用.
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) 面临着聚硫化物 (LiPS) 穿和树增长的挑战,这阻碍了实际应用.
- 缓慢的LiPS氧化还原动力学和不受控制的Li沉积阻碍了LSB的性能和周期寿命.
研究的目的:
- 开发一种多功能材料,解决LSB中的LiPS穿,氧化还原动力学和Li树突石问题.
- 通过协同材料设计,提高LSB的电化学性能和稳定性.
主要方法:
- 在现场合成碳纳米管 (CNTs) 在TiN-MXene纳米板上封装Co纳米粒子 (TiN-MXene-Co@CNTs).
- 使用TiN-MXene-Co@CNTs复合物作为硫阴极和阳极的双主机.
- 电化学表征包括循环性能,速率能力和涂/脱落试验.
主要成果:
- TiN-MXene-Co@CNTs/S阴极在0.1°C下100个循环后达到1129.1mAhg-1的高可逆特异容量,硫载荷为2.5mg-2cm.
- 在1.0°C下,异常长周期寿命超过1000个周期被证明.
- 在高硫负载 (8.9 mg cm-2) 和低E/S比 (5.0 μL mg-1) 的情况下,达到6.3 mAh cm-2的高面积容量.
- 作为Li宿主的TiN-MXene-Co@CNTs表现出稳定的Li/剥离行为超过1000小时.
结论:
- TiN-MXene-Co@CNTs复合物有效捕获LiPS,加速氧化还原转化,并促进同质的Li沉积.
- 开发的材料为高性能和持久的硫电池提供了有前途的解决方案.
- 复合材料的协同效应显著提高了LSB的电化学性能和稳定性.
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