用于可穿戴Li-S电池的接口增强高容量纤维阴极
Lei Huang1, Tianzhu Zhou1, Siyu Zhu2
1School of Electrical and Electronic Engineering, Nanyang Technological University, Singapore 639798, Singapore.
National science review
|September 20, 2024
概括
纤维状硫 (Li-S) 电池为智能织品提供灵活的动力. 使用Ti3C2Tx MXene和纳米硫聚烯 (nanoS-PVP) 的新型复合阴极有效抑制聚硫化物穿,提高电池寿命和性能.
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
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 纤维状硫 (Li-S) 电池由于其高能量密度和灵活性,对可穿戴电子产品充满希望.
- 然而,诸如聚硫化物运输和产能衰退等挑战限制了它们的实际应用.
- 在光纤电极中开发稳定的接口对于提高电池性能和寿命至关重要.
研究的目的:
- 设计和制造一种纤维状复合电极,为Li-S电池增强界面稳定性.
- 调查Ti3C2Tx MXene和聚乙烯 (PVP) 在缓解聚硫化物穿中的协同作用.
- 评估开发的纤维状Li-S电池的电化学性能和机械灵活性.
主要方法:
- 通过将纳米硫 - 聚烯烯 (nanoS-PVP) 颗粒植入少数层Ti3C2Tx中来制造复合阴极.
- 将复合材料涂在纤维电流采集器上.
- 电化学测试,包括循环稳定性,速率能力和在变形和变化温度下的性能.
主要成果:
- Ti3C2Tx /nanoS-PVP@Al 阴极表现出极好的循环稳定性,在 1 C 的 1000 个循环后保持 92.8% 的容量.
- 实现了高线性容量 (22.9 mAh m-1) 和高速率容量 (556.2 mAh g-1 在2.0°C)
- 复合性阴极表现出优异的聚硫化物吸附,并抑制了穿效应,从而改善了电极完整性和快速动力学.
- 纤维状Li-S电池在机械应力和温度变化下有效运行.
结论:
- 开发的Ti3C2Tx /nanoS-PVP复合阴极有效地解决了纤维状Li-S电池的接口问题.
- 这种先进的电极设计显著提高了循环性能,速率能力和机械灵活性.
- 纤维状Li-S电池显示了集成到智能织品和电源电子设备的巨大潜力.
