掌握MnP-MnO2异构的表面硫化,以促进Li─S电池中高效的多硫化物转化
Fengxing Liang1, Qiao Deng1, Shunyan Ning1,2
1School of Resources, Environment and Materials, State Key Laboratory of Featured Metal Materials and Life-cycle Safety for Composite Structures, Guangxi University, Nanning, 530004, P. R. China.
Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany)
|June 26, 2024
概括
研究人员开发了一种新型的MnP-MnO2 / C催化剂,可以抑制聚硫化物在硫电池中的穿. 这一突破提高了电池性能和稳定性,用于高能耗应用.
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 (Li-S) 电池具有高的理论能量密度,但受到聚硫化物 (LiPS) 穿效应的限制.
- LiPS的穿导致Li-S电池的容量衰减和循环稳定性差.
研究的目的:
- 开发一种有效的电催化剂,以加速LiPS转化并减轻穿效应.
- 为了提高Li-S电池的反应动力学和电化学性能.
主要方法:
- 在多孔碳 (MnP-MnO2/C) 中嵌入异质MnP-MnO2纳米粒子作为核心催化剂的合成.
- 在现场表征和密度函数理论 (DFT) 计算以研究催化剂行为.
- 在Li-S电池中对MnP-MnO2/C@S阴极进行电化学测试.
主要成果:
- MnP-MnO2/C催化剂经过表面硫化形成MnS2,加速硫还原反应 (SRR) 和Li2S激活.
- 观察到有效抑制LiPS转机效应.
- MnP-MnO2/C@S阴极表现出极好的速率性能 (在10°C时500mAhg-1) 和循环稳定性 (在5°C时2000个循环中每周期衰减0.017%).
- 一个袋式电池实现了高能量密度429Wh kg-1.
结论:
- MnP-MnO2异构的表面硫化是提高Li-S电池性能的一个关键机制.
- 开发的MnP-MnO2/C催化剂为推进高能量密度Li-S电池提供了一个有前途的战略.
- 这项研究为用于储能应用的电催化剂表面硫化提供了新的视角.
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