赋能低温硫电池:释放基于过渡金属合金的阴极材料的潜力
Junye Shi1, Nimra Khan2,3, Ning Gao4
1Institute of Refrigeration and Cryogenics, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200433, China.
ACS applied materials & interfaces
|July 30, 2024
概括
这项研究在硫电池的碳纳米纤维中引入了FeNi合金复合材料,显著提高了低温性能. 这些先进的阴极克服了动力限制,使得在极寒条件下能够稳定高容量的储能.
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
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 硫 (Li-S) 电池的低温动力不佳,导致极化和容量损失.
- 开发有效的阴极材料对于提高Li-S电池在寒冷环境中的性能至关重要.
研究的目的:
- 在低温下研究Li-S电池的电化学性能,使用基于过渡金属合金的阴极材料.
- 为了评估二元过渡金属合金 (FeNi,FeCo,NiCo) 集成到碳纳米纤维 (CNF) 矩阵中的有效性.
主要方法:
- 通过将FeNi,FeCo和NiCo合金集成到多孔CNF矩阵中来制造复合式阴极材料.
- 用这些复合阴极在各种低温条件下测试Li-S电池的电化学性能.
- 分析硫物种转换和穿效应缓解的分析.
主要成果:
- 该FeNi@CNFs复合物证明了硫种的增强催化转化,有效地减轻了穿效应.
- 带有Li2 / S6 / FeNi@CNFs阴极的Li-S电池实现了高初始放电容量 (在0.1°C时为1655mAhg-1),并在高电流密度下保持了显著容量 (10°C时为828mAhg-1).
- 观察到特殊的低温性能,其容量在-20°C下为890.5mAhg-1和在-40°C (0.1°C) 下为382.7mAhg-1.
- FeNi@CNFs阴极在-40°C时表现出极好的容量保留 (88.86%在0.2°C的60个循环后),这表明LiPSs转化得到了增强.
结论:
- 在FeNi@CNFs复合物中将Ni与Fe合金,显著提高了Li-S电池在极低温度下的电化学性能.
- FeNi@CNFs阴极材料有效地解决了动力限制和穿效应,为先进的低温Li-S电池应用铺平了道路.
