通过自组装的富含键的共价有机框架,促进聚硫化物在硫电池中的有效的催化转化
Yang Shi1, Shun Wang1, Peiyu Cui1
1Key Laboratory of Chemical Additives for China National Light Industry, College of Chemistry and Chemical Engineering, Shaanxi University of Science and Technology, Xi'an 710021, China.
Science bulletin
|May 15, 2025
概括
集成在-硫 (Li-S) 电池分离器中的新型共价有机框架 (COF) 通过增强离子传输和抑制聚硫化物穿效应,显著提高了性能,为先进的储能解决方案铺平了道路.
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) 电池面临商业化障碍,原因是氧化还原动力学缓慢和聚硫化物穿.
- 需要有效的策略来提高Li-S电池的性能和周期寿命.
研究的目的:
- 为Li-S电池分离器开发和评估富含键的共价有机框架 (COF).
- 为了解决缓慢的氧化还原动力学和Li-S电池中的聚硫化物穿效应.
主要方法:
- 在TTP@PVDF50COF与聚合物客体的现场自组合成.
- 将COF集成到Li-S电池分离器中.
- 使用DFT计算和现场拉曼光谱进行了表征.
- 在各种条件下 (硫荷载,电解质量) 进行电化学性能测试.
主要成果:
- TTP@PVDF50 COF 保持了分离器的多孔性和结晶性,同时增强了 Li+ 运输.
- COFs通过空间障碍和极地相互作用有效地减轻聚硫化物穿.
- 一个稳定的结网 (F∙∙∙OH) 加快了Li+迁移,并催化了LiPS转化.
- 实现了高放电能力 (1420.2mAhg-1在0.2°C) 和优异的抗自放电性能 (9.0%的容量损失).
- 在高硫负载 (4.59毫克/厘米-2) 和瘦电解质 (6毫升/毫克-1) 的情况下,表现出优异的性能,保持超过83%的容量.
结论:
- 富含键的COF是先进Li-S电池分离器的一个有前途的策略.
- TTP@PVDF50复合材料显著提高了Li-S电池的效率,寿命和实际应用.
- 这种方法为克服Li-S电池技术的关键挑战提供了可行的解决方案.
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