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?劉瑞平/楊金霖AFM:強親鋰性和親硫性的雙向催化劑用于鋰硫電池

?劉瑞平/楊金霖AFM:強親鋰性和親硫性的雙向催化劑用于鋰硫電池
鋰硫電池(LSBs)的應用由于臭名昭著的穿梭效應、遲緩的氧化還原動力學和不規則的Li2S沉積而受到極大的阻礙,這導致了大極化和快速的容量衰減。
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圖1. 材料制備及表征
中國礦業大學(北京)劉瑞平、新加坡南洋理工大學楊金霖等通過鎂熱脫氮技術制造了由缺氮石墨氮化物(ND-g-C3N4)和MgNCN組成的異質結構,以實現具有高能量密度和快速反應動力學的LSB。研究顯示,它可以通過MCN的強極性克服與鋰多硫化物(LiPSs)結合能量弱的問題,再加上C3N4的高比表面積提供豐富的缺陷來捕捉LiPS,從而緩解穿梭效應。
此外,由于MCN具有良好的導電性、N的親鋰性和Mg的親硫性,因此,可以加速還原和氧化過程,更新催化表面,從而提高鋰硫電池的電化學性能。
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圖2. 對多硫化鋰的吸附與催化
正如預期的那樣,以MgNCN/ND-g-C3N4為中間層的LSBs表現出顯著的電化學性能,在4C時的放電容量為650 mAh g-1,同時,在1C下的400次循環中可以達到每循環0.008%的低容量衰減。即使在5.1mg cm-2的高面硫負載下,在0.5C(64.18%)和1C(90.46%)也能實現出色的容量保持。所提出的策略為具有高效催化劑的LSBs設計開辟了一條新途徑。
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圖3. 鋰硫電池性能
Bidirectional Catalyst with Robust Lithiophilicity and Sulfiphilicity for Advanced Lithium–Sulfur Battery. Advanced Functional Materials 2023. DOI:10.1002/adfm.202302267

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