氧化合的MoS₂具有扩展的间层间距,用于快速和稳定的聚硫化物转换

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:

• 硫电池对高能量密度存储充满希望.
• 关键的挑战包括聚硫化物穿效应和低硫利用,限制循环寿命.
• 二硫化物 (MoS₂) 被探索为催化剂,但需要优化.

研究的目的:

• 为MoS₂开发一种氧化合的工程方法,具有扩展的间层间距 (E-MoS₂).
• 为了提高聚硫化在硫电池中的转换效率.
• 为了提高MoS₂基阴极的周期稳定性和硫利用.

主要方法:

• 使用氧气兴奋剂创造了MoS₂的无支柱间层延伸.
• 对E-MoS₂进行扩展层间距 (0.63到0.95纳米),导电性和电子结构的表征.
• 在硫电池配置中对E-MoS₂进行电化学测试.

主要成果:

• E-MoS₂表现出明显扩大的层间间距和更好的导电性.
• 在E-MoS₂中优化了Mo d带中心,增强了聚硫化物转换动力学.
• 采用E-MoS2的阴极在2°C以低衰变 (0.046%/周期) 的600个循环后达到638mAhg-1的容量.
• 在实际条件下证明了12.0 mAh cm-2的高面积容量.

结论:

• MoS₂的层间工程是一个可行的策略,以克服聚硫化物穿和缓慢的动力学.
• 添加氧气的E-MoS₂显著改善了硫电池中的硫利用率和周期稳定性.
• 这种方法为开发高性能转换型电池提供了一条途径.