状态和S-O功能的广泛氧化密度驱动了硫化多烯 (SPAN) 阴极中稳定的伪容量行为

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
• 电池技术 电池技术

背景情况:

• 聚硫化物穿是Li-S电池的一个主要限制.
• 硫化多烯 (SPAN) 通过固定硫物种提供了一个潜在的解决方案.

研究的目的:

• 对具有不同硫含量的SPAN阴极进行机械学研究.
• 阐明在SPAN中控制电荷存储的结构和电子因素.
• 了解SPAN阴极的电化学行为和稳定性.

主要方法:

• 循环电压测量 (CV) 分析氧化还原特性和容量.
• 在现场拉曼光谱检测循环过程中的结构变化.
• X射线光电子光谱 (XPS) 用于识别化学功能.
• 特拉萨蒂分析以确定电荷储存机制.
• 电化学电容谱学 (ECS) 采用DFT启发的方法来量化状态的氧化还原密度.

主要成果:

• SPAN 阴极表现出明显的氧化还原特性,没有可溶性聚硫化物,具有更高的硫含量增强能力.
• 电化学循环导致sp2碳域的形成和S-x物种的减少.
• 稳定的S-O功能 (硫,硫酸盐) 被观察到并随着循环演变而演变,与氧化还原活性相关.
• 在SPAN中,电荷储存主要由表面控制的伪电容过程主导,与扩散有限的元素硫不同.
• 随着硫含量增加,伪容量贡献增加,由多种S-O氧化还原点和碳骨干参与支.

结论:

• 由于伪电容电荷存储,SPAN 阴极表现出卓越的循环稳定性.
• 已识别的SO功能和活性碳骨干是SPAN增强电化学性能的关键.
• 这项工作为先进的Li-S电池开发提供了对SPAN阴极机制的全面了解.