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AFM:以鈷(II)為中心的氟化酞菁實現優異轉換動力學的堅固鋰硫電池

AFM:以鈷(II)為中心的氟化酞菁實現優異轉換動力學的堅固鋰硫電池
由于元素硫具有優異的理論能量密度和低成本,鋰硫(Li-S)電池被認為是有前途的后鋰離子電池。盡管有這些優點,但鋰硫電池的性能需要進一步提高,以使其在實際應用中得到廣泛應用。
AFM:以鈷(II)為中心的氟化酞菁實現優異轉換動力學的堅固鋰硫電池
在此,韓國科學技術院Sung-Yoon Chung及首爾國立大學Kookheon Char, Jang Wook Choi等人報道了以鈷 (II) 為中心的氟化酞菁,即F-Co(II)Pc、還原氧化石墨烯(rGO)和元素硫組成的復合結構作為鋰硫電池的正極材料,具有以下優點:
1) 鈷 (II) 中心的催化作用增強了轉化動力學,
2)氟官能團經歷SNAr反應與大量硫共價連接,
3) 氮原子與多硫化物的強親和力抑制穿梭反應,
4) 芳族結構與rGO進行π-π堆疊以實現有效的電子傳輸。
AFM:以鈷(II)為中心的氟化酞菁實現優異轉換動力學的堅固鋰硫電池
圖1. 揭示改進動力學的機制的DFT計算
因此,即使在高面積硫負載(12 mg cm-2)下,該正極也獲得了各種理想的電化學特性,例如穩健的循環性(0.2C下50次循環后保留了5.59 mAh cm-2的容量,對應于91.2%的保持率)、降低的過電位和容易的反應。
這種復合設計突出了材料設計的實用性,即結合F-Co(II)Pc、2D導電碳材料及其與硫的明確聯系和致密集成,以實現具有實際意義的規格的高性能硫電極。
AFM:以鈷(II)為中心的氟化酞菁實現優異轉換動力學的堅固鋰硫電池
圖2. 高面積負載時復合電極的循環性能
Cobalt(II)-Centered Fluorinated Phthalocyanine-Sulfur SNAr Chemistry for Robust Lithium-Sulfur Batteries with Superior Conversion Kinetics, Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202106679AFM:以鈷(II)為中心的氟化酞菁實現優異轉換動力學的堅固鋰硫電池

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