微纳米导电网络结构化阿拉米德基于纸的自承载阴极提高了硫电池的循环稳定性
Sha Fan1,2, Jinbao Li1,2, Shaoyan Huang1,2
1College of Bioresources Chemical & Materials Engineering, Shaanxi University of Science & Technology, Xi'an, Shaanxi 710021, China.
ACS applied materials & interfaces
|March 14, 2025
概括
研究人员开发了一种新型的基于纸质的阴极,用于硫电池 (LSB),使用阿拉米德纤维,碳纳米管和聚多巴胺. 这种设计有效地抑制了聚硫化物穿和体积膨胀,提高了电池的性能和稳定性.
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:
- 硫电池 (LSB) 面临着诸如低硫导电性,体积膨胀和聚硫化物穿效应等挑战.
- 现有的解决方案往往缺乏结构完整性或高效导电性.
研究的目的:
- 为 LSB 开发一种具有增强电化学性能的,基于纸质的自支性阴极.
- 为了解决硫导电性,体积膨胀和聚硫化物穿的局限性.
主要方法:
- 使用灵活的元胺纤维 (AFs),多多巴胺 (PDA),多壁碳纳米管 (MWCNTs) 和碳纤维 (CFs) 制造复合性阴极.
- 使用湿涂工艺增强界面粘合,创建3D微纳米级导电网络.
- 电化学性能的表征,包括特定容量,循环稳定性和高硫负载性能.
主要成果:
- AF@PDA-MWCNT/CF/S 阴极在 2.3 mg cm−2 的硫负载和 0.2 C 的电压下,实现了 1140 mAh g−1 的初始排放特定容量.
- 经过1C的400个循环后,表现出极好的循环稳定性,容量衰减率为每周期0.005%,在1C时400个循环后.
- 即使在3.1毫克/厘米-2.2的较高硫负载下,也保持了高初始容量890mAhg-1.
结论:
- 开发的基于纸质的阴极通过其独特的结构和材料组成有效地减轻了LSB的关键挑战.
- 复合阴极显示出在高性能LSB中的实际应用的巨大潜力.
- 这项工作提出了一个可行的策略,用于构建先进的,自支的正极材料.
