作为Li-S电池的阴极主体的氧化碳和金属碳材料:实验研究和机制分析
Xingrun Huang1, Yizhen Tang2, Ying Wu1
1School of Chemical Engineering and Light Industry, Guangdong University of Technology, Guangzhou, 510006, China.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|August 21, 2024
概括
引入硫电池的添加碳 (NC) 中的金属位点提供了混合的结果. 虽然金属--碳 (MNC) 材料在高速率下提高性能,但纯NC在较低电流密度下表现出色.
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:
- 添加碳 (NC) 和金属--碳 (MNC) 材料正在探索,以减轻-硫 (Li-S) 电池中的穿效应.
- 跨国公司材料通常由NC合成,利用原子与金属位点进行协调.
- 一个关键的未解决的问题是,是否将金属位点纳入NC内在地提高了Li-S电池的性能.
研究的目的:
- 系统地比较NC和MNC材料作为Li-S电池中的阴极主机的性能.
- 阐明金属部位引入对硫氧化还原动力学和聚硫化物吸附的影响.
- 为设计Li-S电池的先进阴极材料提供指导.
主要方法:
- 从一个常见的富含的多孔聚合物前体合成NC和MNC材料.
- 系统地比较NC和MNC作为Li-S细胞中的阴极宿主.
- 利用理论计算和实验调查来分析性能.
主要成果:
- 使用NC作为阴极宿主的Li-S细胞在低电流密度 (0.1-0.2C) 中表现出卓越的循环性能.
- 在较高电流密度 (1-2C) 时,MNC材料表现出主要的性能.
- 理论和实验数据表明,MNC中的金属位点增强了硫氧化还原反应的催化活性,但降低了聚硫化物吸附能量.
结论:
- 在NC中引入金属位点可以增强Li-S电池中更快的硫氧化还原动力学的催化能力.
- 然而,金属位点的结合会降低对聚硫化物的吸附能量.
- 这项研究为未来Li-S电池应用的先进材料的有针对性的设计提供了关键的见解.
