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Li-S 电池研究进展(Advanced Energy Materials):草根型“CNF/CNT/催化剂”柔性功能阻挡层用于锂硫电池
发布者: 陈元振 | 2023-04-25 | 5965

一、研究背景

便携式电子设备的快速普及极大地便利了人们的生活,但目前的商用锂离子电池受到其比容量(<300 mAh g-1)和能量密度的限制,无法进一步缓解人们的续航焦虑。近年来,锂硫电池以其数倍于锂离子电池的理论比容量(~1675 mAh g-1)的优势受到广泛关注,有潜力成为下一代二次电池,实现超长续航。然而,锂硫电池由于正极材料的低电导率、可溶性中间产物的穿梭效应、缓慢的反应动力学,其商业化进程进展缓慢。普遍认为,获得良好的导电性和抑制穿梭是锂硫电池设计研究中的两个重要目标。

二、研究工作简单介绍(请表述本工作的核心观点)

近日,西安交通大学材料学院陈元振研究团队和安徽大学周腾飞研究团队基于静电纺丝制备碳纤维膜的研究,在碳纤维表面修饰Co掺杂NiS2纳米颗粒和碳纳米管,用作Li-S电池中间层。由于普通的碳纤维膜为无纺布大间隙结构,其空间利用率较低,多硫化物不能有效地接触导电骨架,因此硫的利用率较低。受到植物发达根系系统(主根-根毛)的启发,作者利用化学气相沉积(CVD)法,以Ni为催化剂,在碳纤维上原位生长多壁碳纳米管,这种草根型“CNF/CNT”导电骨架网络有效提高了空间利用率,扩大了与LiPSs的接触面积,从而大大提高了对LiPSs的物理吸附作用;另一方面对Ni进一步硫化,通过Co掺杂调控电子结构,以形成局部高活性位点,从而有效提高了催化效率。该工作以“Flexible Hierarchical Co-Doped NiS2@CNF-CNT Electron Deficient Interlayer with Grass-Roots Structure for Li–S Batteries”为题发表在国际权威期刊Advanced Energy Materials上。西安交通大学博士生戴欣为本文第一作者,通讯作者为西安交通大学陈元振教授,安徽大学周腾飞教授。

 

文献详情

Flexible Hierarchical Co-Doped NiS2@CNF-CNT Electron Deficient Interlayer with Grass-Roots Structure for Li–S Batteries

Advanced Energy Materials (https://doi.org/10.1002/aenm.202300452)

Xin Dai, Guangjun Lv, Zhen Wu, Xu Wang, Yan Liu, Junjie Sun, Qichao Wang, Xuyang Xiong, Yongning Liu, Chaofeng Zhang, Sen Xin, Yuanzhen Chen*, Tengfei Zhou*