金钟/张伟/马连波ACS Nano:MB-VN电催化剂助力Li-S电池在宽温度内运行 2023年10月5日 下午5:18 • 头条, 干货, 顶刊 • 阅读 26 在恶劣环境下,能正常工作的高性能锂-硫(Li-S)电池备受关注,但是低温下多硫化物转化反应动力学缓慢以及高温下多硫化物穿梭的问题仍有待解决。 基于此,南京大学金钟教授、广东工业大学张伟副教授和安徽工业大学马连波博士等人报道了一种用于Li-S电池的多分支氮化钒(MB-VN)电催化剂。使用MB-VN修饰的隔膜,Li-S电池在室温下提供出色的倍率性能(3.0 C时707 mAh g-1)和良好的循环稳定性(1.0 C下400次循环后678 mAh g-1)。 当含硫量为6.0 mg cm-2,电解液体积约为6 μL mgs-1时,Li-S电池的面容量高达5.47 mAh cm-2。即使在较宽的温度范围内(-20 °C至+60 °C),Li-S电池在高电流下仍保持稳定的循环性能。 通过DFT计算,作者研究了MB-VN和VS4的电催化活性。总态密度(DOS)揭示了电化学氧化还原反应过程中费米能级附近的丰富电子,可有效地促进催化活性。 在不同电催化剂上,元素S8依次转化为Li2S8、Li2S6、Li2S4、Li2S2和Li2S的吉布斯自由能(ΔG),其中从Li2S4到Li2S2的转化是MB-VN电催化剂的速率决定步骤(RDS),对应的ΔG值仅为1.39 eV。 对于VS4电催化剂,RDS(从Li2S2到Li2S)的ΔG为1.51 eV,高于MB-VN电催化剂。结果表明,在MB-VN电催化剂上,硫的电化学氧化还原反应更有利。 此外,MB-VN电催化剂的能垒为0.67 eV,远低于VS4电催化剂的能垒,表明在MB-VN电催化剂上Li2S的分解速度较快。因此,理论上证明了MB-VN电催化剂在电化学反应中可以双侧催化多硫化物的快速转化。 Wide-Temperature Operation of Lithium-Sulfur Batteries Enabled by Multi-Branched Vanadium Nitride Electrocatalyst. ACS Nano, 2023, DOI: https://doi.org/10.1021/acsnano.3c01469. 原创文章,作者:科研小搬砖,如若转载,请注明来源华算科技,注明出处:https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/05/d3482c3a75/ 电池 赞 (0) 0 生成海报 微信扫码分享 相关推荐 万立骏院士/郭玉国/石吉磊JACS: 用于高能锂金属电池的双界面非晶CEI/SEI保护层 2023年10月16日 付先彪博士一作Science!发Nature大子刊,AFM等10篇顶刊,还是催化开天地主编! 2024年1月26日 Nature子刊:优异的2D-Mo2C用于高效稳定CO2加氢 2023年10月12日 卢兴/郭昆JACS:富勒烯片段重构,实现高选择性、稳定电催化ORR 2023年11月23日 Nat. Commun.:缺电子W2C纳米晶体电化学活化C-H同时烷氧基化和析氢 2023年11月30日 三单位联合Adv. Sci.:中空碳和 MXene 双增强 MoS2用于大倍率和高容量储钠系统 2024年3月18日