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2021-09-16
顆粒在線訊：鋰硫電池由于高的理論容量和能量密度以及硫的低成本和環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì)被視為最有應(yīng)用前景的高容量存儲(chǔ)體系之一。然而，Li-S電池的商業(yè)化應(yīng)用仍面臨著固體硫化物的絕緣性，可溶性多硫化物的穿梭效應(yīng)以及充放電過程硫的體積變化大等挑戰(zhàn)。這些問題通常導(dǎo)致硫的利用率低，循環(huán)壽命差，甚至一系列安全問題。如何在高含硫和高載硫條件下同時(shí)實(shí)現(xiàn)鋰硫電池高的質(zhì)量容量、面容量、體積容量以及長循環(huán)壽命，已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。
近日，中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員王瑞虎課題組利用ZIF-67包覆的ZIF-8作為前驅(qū)體，通過界面工程和形貌設(shè)計(jì)，構(gòu)筑了一類異質(zhì)結(jié)納米片（CoB/NBC）作為硫的主體材料。該異質(zhì)結(jié)組份間的電子相互作用誘導(dǎo)了界面間電荷的重新分布，有效促進(jìn)了電子/離子的傳輸和多硫化物轉(zhuǎn)化。CoB中的B和Co原子都能夠鍵合多硫化物，表現(xiàn)出雙親硫特性，提高了原子利用效應(yīng)。CoB/NBC的高導(dǎo)電性和催化效應(yīng)能夠促進(jìn)多硫化物的氧化還原動(dòng)力學(xué)，誘導(dǎo)Li2S的均勻沉積。CoB/NBC-S正極在高含硫和高載硫條件下，取得1309 mA h g-1的質(zhì)量容量、7.59 mA h cm-2的面容量和1355 mA h cm-3的體積容量。
該研究成果發(fā)表在Advanced Materials上。研究工作獲得國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和中科院戰(zhàn)略重點(diǎn)研究計(jì)劃的資助。
異質(zhì)結(jié)納米片的合成示意圖
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