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?蘇大孫靖宇A(yù)CS Nano：靶向制備用于增強(qiáng)鋰硫電化學(xué)的先進(jìn)介體

介體的設(shè)計(jì)已經(jīng)激發(fā)了越來(lái)越多的關(guān)注，以幫助解決Li-S領(lǐng)域中激增的有害問(wèn)題，主要涉及猖獗的多硫化物穿梭和遲緩的氧化還原動(dòng)力學(xué)。然而，通用的設(shè)計(jì)理念，盡管備受追捧，但至今仍是遙不可及。

蘇州大學(xué)孫靖宇等提出了一個(gè)通用的、簡(jiǎn)單的材料策略，以允許靶向制備用于增強(qiáng)硫電化學(xué)的先進(jìn)介體。具體來(lái)說(shuō)，作者舉例說(shuō)明了VN原型電催化劑來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

一方面，VN納米顆粒被均勻地負(fù)載在一個(gè)導(dǎo)電的含氮碳框架上（表示為VN@NC），從而豐富了邊緣位點(diǎn)和反應(yīng)界面。另一方面，VN的電子構(gòu)型通過(guò)鈷原子摻雜物被有效調(diào)整，最終導(dǎo)致Co-VN@NC的形成。這樣的組合策略賦予了Co-VN@NC豐富的優(yōu)勢(shì)，容易協(xié)同豐富的三相界面、出色的催化活性和超快的離子擴(kuò)散性。

圖2. 對(duì)多硫化物的吸附性能研究

受益于上述優(yōu)勢(shì)，Co-VN@NC在雙向多硫化物轉(zhuǎn)化動(dòng)力學(xué)方面表現(xiàn)出優(yōu)異的電催化效果，這一點(diǎn)通過(guò)全面的電化學(xué)動(dòng)力學(xué)分析和理論模擬得以闡明。

因此，由Co-VN@NC介導(dǎo)的硫正極可以獲得穩(wěn)定的循環(huán)性能，在1.0C的條件下，500次循環(huán)中每圈的容量衰減率為0.07%，而且，由此衍生的高負(fù)載Li-S電池可以實(shí)現(xiàn)令人滿意的4.9 mAh cm^-2的面積容量。這項(xiàng)研究預(yù)計(jì)將為工作中的Li-S電池的合理介體設(shè)計(jì)提供啟示。

圖3. Li-S電池性能

Steering Bidirectional Sulfur Redox via Geometric/Electronic Mediator Comodulation for Li–S Batteries. ACS Nano 2023. DOI: 10.1021/acsnano.3c00377

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