氧气自吸剂Bi2S3@C球形成功提高了离子电池的长期性能
Xiaojing Zhang1, Jing Xie1, Yakun Tang1
1State Key Laboratory of Chemistry and Utilization of Carbon Based Energy Resources, College of Chemistry, Xinjiang University, Urumqi, Xinjiang 830046, PR China.
ACS applied materials & interfaces
|September 24, 2024
概括
在硫化物 (Bi2S3) 阳极中氧气自吸和硫空缺显著提高了离子电池的性能. 该战略提高了先进的储能应用的容量和长期稳定性.
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:
- 硫化物 (Bi2S3) 具有较高的理论容量,使其成为离子电池 (LIB) 的有前途的阳极材料.
- 阻碍Bi2S3应用的关键挑战包括快速容量衰减和长期循环稳定性不佳.
- 制定克服这些局限性的战略对于实现BI2S3在LIBs中的潜力至关重要.
研究的目的:
- 为了提高离子电池Bi2S3阳极的电化学性能.
- 提高基于Bi2S3的材料的容量保留和循环稳定性.
- 探索氧气自我兴奋剂和Bi2S3阳极中硫空缺的协同效应.
主要方法:
- 通过一种新的策略,合成在碳 (O-Bi2S3@C) 中封装的氧气自补剂硫化物.
- 在O-Bi2S3@C结构中引入硫空缺,以提高导电性和离子传输.
- 在LIB中,O-Bi2S3@C作为阳极材料的电化学表征,包括循环性能和速率能力测试.
- 使用O-Bi2S3@C作为阳极和LiCoO2作为阴极的全电池的制造和测试.
主要成果:
- 合成的O-Bi2S3@C材料证明了离子储存的活性位点增加.
- 成功地引入了硫空缺,从而提高了电导率和离子传输.
- O-BSC-S1:3 阳极在0.2 A g-1.1下实现了673.1 mAh g-1的高可逆容量.
- 观察到显著的长期循环稳定性,在3Ag-1.1,在1100个循环中保持596.3mAhg-1的3Ag-1.1.
- 使用O-Bi2S3@C的充满电池表现出极好的可逆容量 (325.2mAhg-1在0.2Ag-1的200个循环后).
结论:
- 氧气自补剂和硫空置工程的联合策略有效地提高了Bi2S3阳极的可逆容量和循环寿命.
- 这种方法为设计高级离子电池的高性能过渡金属硫化物阳极提供了可行的途径.
- 结果突出了硫化物材料定制缺陷工程的潜力,用于下一代能源存储解决方案.
