卢周广/石斌Small Methods：三元过渡金属硫化物助力贫电解液锂硫软包电池

制备高度多孔的硫主体和使用过量的电解液是提高硫利用率的常见策略。然而，富液电解液限制了锂硫软包电池的实际能量密度。

南方科技大学卢周广、特种化学电源国家重点实验室石斌等提出了一种新型Fe_0.34Co_0.33Ni_0.33S₂作为硫的主体，以实现Ah级Li-S全电池在2 µL mg^-1贫电解液条件下的优异电化学性能。

图1 FCN111@S/GC正极放电过程示意图

这里通过将电化学活性Fe_0.34Co_0.33Ni_0.33S₂骨架（FCN111）与石墨烯和多壁碳纳米管耦合以与S₈（FCN111@S/GC）复合，设计了一种嵌入转换混合正极材料。开尔文探针力显微镜显示FCN表面含有约70 mV的正电荷，这可通过路易斯酸碱相互作用增强与多硫化物的结合。

此外，在1.8-2.1 V的电压窗口内，FCN111也可存储锂离子，从而进一步为容量做出贡献。更重要的是，由于FCN111的额外Li-S结合和硫空位，实用软包电池中电解液的使用大大减少。

图2 扣式电池性能

因此，在1.5 mA cm^-2 (≈0.7 C)下，FCN111@S/GC正极提供了1350 mAh g^-1的初始容量，循环300次后仍保持在879 mAh g^-1。即使硫负载增加到≈6 mg cm^-2，仍然可以在1.5 mA cm^-2（≈0.2 C）的电流密度下实现1029 mAh g^-1的容量，循环100次后保留容量为841 mAh g^-1。进一步基于FCN111@S/GC复合正极的扣式全电池在E/S比为2 uL mg⁻¹时分别在1.5和4 mA cm^-2 (≈1 C)的电流下实现了394和267 Wh kg^-1的能量密度。软包电池在1.5 mA cm^-2下循环60次后仍保持300 Wh kg^-1的比能量。

图3 软包电池性能

Ternary Transition Metal Sulfide as High Real Energy Cathode for Lithium–Sulfur Pouch Cell Under Lean Electrolyte Conditions. Small Methods 2021. DOI: 10.1002/smtd.202101402

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/2023/10/15/744551dacb/

卢周广/石斌Small Methods：三元过渡金属硫化物助力贫电解液锂硫软包电池

相关推荐