在硫电池分离器中应用Y-MOF-CNT衍生的Y₂O₃-C@CNT复合材料

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
• 纳米技术纳米技术

背景情况:

• -硫 (Li-S) 电池具有高的理论能量密度,但受到多硫化物的穿效应的影响.
• 这种穿效应导致容量衰减和循环寿命低,阻碍了实际应用.
• 金属有机框架 (MOF) 和碳纳米管 (CNT) 显示出解决这些局限性的前景.

研究的目的:

• 开发一种-金属-有机框架-碳纳米管 (Y-MOF-CNT) 衍生复合材料,用于修改-硫电池分离器.
• 通过增强聚硫化的捕获和催化转化来减轻聚硫化的穿效应.
• 为了提高硫电池的电化学性能和循环稳定性.

主要方法:

• 通过水溶液方法在CNT基板上合成Y-MOF纳米粒子.
• 高温碳化制造Y2O3-C@CNT复合材料.
• 将Y2O3-C@CNT复合材料涂在聚乙烯 (PE) 分离器上,用于测试Li-S电池.

主要成果:

• Y2O3-C@CNT复合物表现出多孔性和导电性,促进了聚硫化物管理.
• 修改后的分离器有效地抑制了聚硫化物穿效应,提高了电池的性能.
• 实现了高的初始放电容量 (900 mAh g-1在3 mg cm-2硫,0.5 C) 和优异的容量保留 (85.6%在100个循环后在5 mg cm-2硫,0.1 C).
• 即使在高硫载荷条件下,也证明了特殊的循环稳定性.

结论:

• Y2O3-C@CNT复合材料是修改Li-S电池分离器的一个有希望的材料.
• 这种修改策略显著提高了Li-S电池的电化学性能和长期稳定性.
• 基于稀土的MOF的使用为先进的电池应用提供了独特的催化性能.