余彥/繆月娥Adv. Sci.: 通用的紡絲-配位策略實現高性能3D打印鋰硫電池 2023年10月8日 下午10:18 ? 未全平臺發布, 頂刊 ? 閱讀 46 鋰硫(Li-S)電池的實際應用仍然受到三個主要問題的阻礙,包括硫和硫化鋰、中間體多硫化鋰(LiPSs)溶解產生的嚴重穿梭效應及硫正極在循環過程中的巨大體積膨脹。研究表明,構建過渡金屬和碳納米材料之間的緊密耦合是實現LiPSs強固定化的有效手段。 在此,中國科學技術大學余彥教授、東華大學繆月娥副研究員等人報道了構建連續金屬-氮-碳(M-N-C,M=Co,Fe,Ni)異質界面的通用紡絲-配位策略。具體而言,作者以靜電紡絲一維多孔纖維為模板、原位聚合的聚多巴胺(PDA)為界面配位連接體,通過簡單的碳化處理將金屬納米顆粒與氮摻雜多孔碳纖維共價鍵合(表示為M/M-N@NPCF)。得益于PDA對纖維模板和金屬離子的優異粘附性和強配位性,該合成方法具有高度通用性,可將各種金屬納米顆粒摻入一維碳纖維上形成連續的金屬-氮-碳異質界面。 然后,有效的M-N-C橋鍵可控制異質界面處的電子重新分布,并誘導電子從金屬納米顆粒有效轉移到NPCF骨架,從而通過路易斯酸堿相互作用緊密錨定LiPS。同時,嵌入NPCF骨架中的大量金屬納米顆粒可作為電催化劑觸發LiPSs的快速轉化,進一步提高硫的利用率。 圖1. Co/Co-N@NPCF雜化物對LiPSs的錨定機制 作為概念驗證,作為硫主體的Co/Co-N@NPCF雜化物在2.0 C下表現出781 mAh g-1的優異倍率性能。此外,Co/Co-N@NPCF-S電極在0.2 C下300次循環后容量保持率達90.4%,表現出優異的循環穩定性。 更令人印象深刻的是,3D打印的Co/Co-N@NPCF-S電極實現了更高的硫負載量和增強的電子/離子傳輸,在7.1 mg cm-2的高硫負載、貧電解液條件下以0.2 C倍率穩定運行超過80個循環后仍能提供6.4 mAh cm-2的出色面積容量。該電極的優異性能不僅是由于3D打印的分級多孔和導電性增強的電子/離子傳輸動力學框架,雜化物中嵌入的Co納米顆粒和Co-N-C異質界面也做出了突出貢獻。總之,在這項工作中獲得的對強耦合連續異質界面的見解為合理設計Li-S系統中的主體材料鋪平了道路。 圖2. 3D打印的Co/Co-N@NPCF-S電極性能 A Universal Spinning-Coordinating Strategy to Construct Continuous Metal–Nitrogen–Carbon Heterointerface with Boosted Lithium Polysulfides Immobilization for 3D-Printed Li-S Batteries, Advanced Science 2022. DOI: 10.1002/advs.202203181 原創文章,作者:v-suan,如若轉載,請注明來源華算科技,注明出處:http://www.zzhhcy.com/index.php/2023/10/08/8bb47f1cd4/ 電池 贊 (0) 0 生成海報 相關推薦 【動態】Advanced Energy Materials 同步輻射多尺度成像定量研究鋰離子電池退化機制 2023年11月16日 黃建林團隊Appl. Catal. B:生長在碳化木材上的Mo摻雜Ni3S4納米片實現高效全水解 2023年10月1日 碩果累累!這個團隊本月已發5篇頂刊! 2024年1月23日 胡良兵等人,最新Nature Energy! 2023年10月15日 高溫超導材料, Nature! 2025年1月9日 ?華科伽龍AFM:耐超低溫還不燃,這種電解液助力鋅電池?78.5°C下運行! 2023年10月8日