富含电子的氧化物子纳米集群促进了高度可逆硫电池的电荷转移

科学领域:

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• 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:

• 基于以太的室温硫电池 (RT Na-S) 对储能充满希望.
• 关键的挑战包括不受管制的硫氧化还原通路,聚硫化物运输和产能衰减.

研究的目的:

• 为RT Na-S电池开发一个动态的硫转化催化剂.
• 解决聚硫化物穿问题,提高循环稳定性.

主要方法:

• 合成了高度不和的氧化物子纳米集群 (≈0.7 nm),在有缺陷的碳黑 (NbO_x-DCB).
• 研究了NbO_x-DCB在硫氧化还原途径中的催化作用.
• 评估电化学性能,包括可逆容量和循环寿命.

主要成果:

• NbO_x-DCB作为一个动态催化剂与混合Nb⁴⁺/Nb⁵⁺的价值状态,使自我调节.
• 证明有效捕获多硫化和加速硫转化动力学.
• 在0.1 A g-1下达到1184 mAh g_S-1的可逆容量,并在3000个循环后在2 A g^{-1 (0.0027%每循环衰变) 保持547 mAh g_S-1 .}

结论:

• 在有缺陷的碳黑上,亚纳米尺度的氧化物集群显著提高了RT Na-S电池的性能.
• 该d频段中心的自我调节机制有效地减轻了聚硫化物穿和容量衰减.
• 亚纳米金属氧化物工程为高性能RT Na-S电池提供了一种多功能策略.