用于高性能Li-S电池的氧气空位丰富分离器修饰器增强催化和选聚硫化物
Liyu Du1, Jun Sun2,3, Yiming Zhang1
1Department of Advanced Energy, Materials College of Materials Science and Engineering College of Materials Science and Engineering, Sichuan University, Chengdu, 61006, P. R. China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|August 28, 2025
概括
一种新型分离器修饰剂,Fe-doped H2TiO3 on reduced graphene oxide (rGO/H2TiO3-x-Fe),通过控制多硫化物中间体和促进催化,可以提高硫 (Li-S) 电池的性能.
科学领域:
- 材料科学
- 电化学
- 能量储存
背景情况:
- -硫 (Li-S) 电池面临的挑战包括低活性材料利用率,缓慢的动力学以及由于聚硫化物 (LiPSs) 溶解而导致的阳极腐蚀.
- 开发有效的策略来减轻LiPS的转移,并提高Li阳极的稳定性对于推进Li-S电池技术至关重要.
研究的目的:
- 设计一种新的分离器修饰器,化H2TiO3在减少的石墨烯氧化物 (rGO/H2TiO3-x-Fe) 上,同时处理Li-S电池中的LiPS溶解和Li阳极腐蚀.
- 研究可调节的Fe-doping和氧空缺 (OVs) 在控制LiPS吸附和催化转换中的作用.
主要方法:
- 通过补充剂选择和补充剂含量优化合成rGO/H2TiO3-x-Fe.
- 材料的特性,包括易斯酸特性,氧空位生成和电子导电性.
- 在Li-S电池中对修改过的分离器的性能进行评估,重点是循环稳定性,功率能力和货架性能.
主要成果:
- 由于Fe-doping和OVs,rGO/H2TiO3-x-Fe修饰剂具有可调的易斯酸特性,使LiPSs可以选择性吸附.
- 修饰剂有效地阻断长链LiPS,同时允许部分Li2S4通过,形成一个强大的固体电解质间相 (SEI),抑制Li树突的生长和腐蚀.
- 铁增强了LiPS的电子导电性和催化活性,加速了它们的转化.
结论:
- 由rGO/H2TiO3-x-Fe修饰分离器提供的效和增强的催化作用导致Li-S电池的显著循环 (在1000个循环中5°C时衰减率为0.035%),功率和货架性能.
- 这种合理的补充剂选择和OV监管策略为Li-S电池的工业化设计高性能分离器提供了一种通用方法.
