ACS Nano:提高鋰硫電池多硫化物錨定和轉化率的雙調節策略

2021-02-24 學研加

鋰硫電池(Li-S)正極/電解液界面反應動力學遲緩嚴重限制了其商業化進程。

有鑑於此，溫州大學楊植教授報導了修飾在石墨烯（Gh）表面的鐵酞菁（FePc）和八氟萘（OFN）雙調節體系（Gh/FePc+OFN）加速了多硫化鋰（LiPSs）的界面反應動力學。


文章要點：

1）研究人員首先通過超聲處理將FePc分子結合到Gh的表面，生成Gh/FePc複合材料。隨後，通過超聲將OFN分子引入Gh/FePc複合材料中，並且由此形成的三元複合材料（Gh/FePc+OFN）。此外，為了研究三元複合材料在Li-S電池中的應用，將Gh/FePc+OFN作為介體摻入碳納米管（CNTs）-S複合材料中，以形成CNTs/S/Gh/FePc+OFN正極。為了進行比較，還使用相同的方法製備了CNTs/Gh，CNTs/Gh/FePc和CNTs/Gh/OFN正極。

2）多重原位光譜技術、非原位X射線光電子能譜結合密度泛函理論計算表明，FePc通過Fe‧‧‧S配位對LiPSs起到有效的錨定和剪切作用，主要促進其液-液轉變，而OFN則使Li-鍵與LiPSs相互作用，加速了Li2S的液-固成核和生長動力學。

3）這種雙重調節體系促進了硫的平穩轉化反應，從而提高了電池性能。基於Gh/FePc+OFN的Li–S正極在0.2 C下具有1604 mAh g-1的超高初始容量，在超過1000 次循環下，1 C下每個周期的超低容量衰減率僅為0.055％。

這種雙重調節策略可以有效解決與Li-S電池有關的挑戰，為實現高容量Li-S和其他可充電技術提供了有希望的途徑。


Suya Zhou, et al, Dual-Regulation Strategy to Improve Anchoring and Conversion of Polysulfides in Lithium–Sulfur Batteries, ACS Nano, 2020

DOI: 10.1021/acsnano.0c03403

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c03403

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