山大/上硅所AFM:双功能改性隔膜增强锂硫电池动力学 2023年10月15日 下午4:51 • 未全平台发布, 顶刊 • 阅读 28 锂硫电池(LSBs)具有高比容量(1675 mAh g-1)和能量密度(2600 Wh kg-1),被认为是最有前途的下一代可充电池系统。然而,在其商业化之前仍有几个关键问题需要解决,例如,多硫化锂(LiPSs)在有机电解液中溶解会引起穿梭效应、Li2S2/Li2S的绝缘特性导致电荷转移动力学缓慢、大体积膨胀效应(80%)会加速电极材料的粉碎导致容量快速下降等。其中固定LiPSs并加速反应动力学是LSBs商业化的关键。 山东大学熊胜林、中科院上海硅酸盐研究所Jie Liu等首次通过一步结构定向的方法制备了均匀锚定在N掺杂碳纳米片上的超细NbN纳米晶体(NbN@NC),以对普通聚丙烯(PP)隔膜进行功能化(NbN@NC/PP)。 图1 NbN@NC纳米片的合成及其作为功能性隔膜材料的应用 NbN@NC是通过热解氮化方法设计并制备的。NbN@NC纳米片在用作隔膜改性剂时具有以下突出优点: 首先,NbN和LiPSs之间的大结合能可以抑制LiPSs的溶解并减轻穿梭效应; 其次,NbN可催化加速LiPSs的转化和Li2S在表面的成核; 第三,NC纳米片为NbN纳米颗粒提供了更多的吸附位点,这可以防止纳米颗粒的团聚,并使更多的活性位点暴露在化学吸附LiPSs中; 最后,隔膜上仅4 µm的薄改性层对放电/充电过程中锂离子迁移的影响可以忽略不计。 图2 锂硫电池电化学性能 受益于上述优势,采用NbN@NC/PP隔膜的锂硫电池表现出优异的循环稳定性(在1.0 C下循环400次后为847.9 mAh g-1,容量衰减率为0.044%/圈)和倍率性能(10C时为604.5 mAh g-1)。 此外,引入NbN@NC改性层后,还可以保证锂金属在负极上均匀沉积。这项工作证实了NbN在锂硫电池中的应用潜力,并鼓励开发潜在的氮化物以设计高性能的下一代电池。 图3 电化学反应动力学分析 Dual-Functional NbN Ultrafine Nanocrystals Enabling Kinetically Boosted Lithium–Sulfur Batteries. Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202111586 原创文章,作者:v-suan,如若转载,请注明来源华算科技,注明出处:https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/15/72d5eea1cc/ 电池 赞 (0) 0 生成海报 微信扫码分享 相关推荐 宋三召/木留华ACS Catalysis:Co离子诱导Fe2O3相转换,实现磁场下强化水氧化活性 2024年1月27日 Acc. Chem. Res.:CO2电化学还原至CO过程中电解液的作用 2024年2月28日 郑州大学Nature子刊:双位点分段协同催化,增强CoFeSx纳米团簇对水的持续氧化 2024年3月10日 夏杰祥/朱文帅Small: 大孔、边缘位点和悬空键,助力BiOCl-P触发C=O活化实现高效CO2光还原 2023年10月17日 华南理工大学ACS Catalysis:Co3O4催化剂中掺入Ni,显著促进甲烷完全氧化 2023年12月17日 周光敏/成会明院士,再发JACS! 2023年11月10日