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Arumugam Manthiram教授最新成果:高性能無負極Li-S電池

Arumugam Manthiram教授最新成果:高性能無負極Li-S電池
為了開發商業上可行的鋰硫電池,穩定鋰沉積、減輕多硫化鋰(LiPSs)穿梭,同時最大限度地減少過量鋰至關重要。
美國德克薩斯大學奧斯汀分校Arumugam Manthiram等展示了Li2S納米顆粒通過Li2SO4和CoSO4的簡單碳熱還原成功負載到二元催化劑Co9S8和Co修飾的碳主體(Li2S–Co9S8/Co)中,以用作功能性正極。
Arumugam Manthiram教授最新成果:高性能無負極Li-S電池
圖1 材料制備及復合正極示意圖
通過這種一步共合成策略,首先通過還原CoSO4形成Co9S8/Co,然后作為成核位點,以確保Li2S在復合材料中的均勻分布。在如此精心設計的結構中,Co9S8/Co電催化劑可以有效地與Li2S粘合在一起,為Li-S電池氧化還原提供豐富的催化活性,以提高Li2S的利用率并減輕LiPSs穿梭,從而防止大量惰性Li2S在Li負極上積累,進而確保有效利用電池中的Li。
Arumugam Manthiram教授最新成果:高性能無負極Li-S電池
圖2 Co9S8/Co的催化作用
得益于這種合理的設計,在采用Li2S–Co9S8/Co正極的無負極電池中實現了969 mAh g-1的高容量。此外,通過將Te添加劑與Li2S–Co9S8/Co復合(Li2S–Co9S8/Co-Te),復合正極在Li2S負載為4 mg/cm2時實現了穩定的循環性能(100圈循環后,保持865 mAh g-1)。
最后,由Li2S–Co9S8/Co-Te制備的無負極軟包電池在實用條件下(Li2S負載為4 mg/cm2,低電解質/Li2S比率為4.5 μL mg-1)以C/20倍率提供了776 mA hg-1 的高比容量。這項工作為實現高效的無負極鋰硫電池提供了可行的策略。
Arumugam Manthiram教授最新成果:高性能無負極Li-S電池
圖3 電化學性能
High-Performance Anode-Free Li–S Batteries with an Integrated Li2S–Electrocatalyst Cathode. ACS Energy Letters 2022. DOI: 10.1021/acsenergylett.1c02569

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