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Advanced Materials颁发麦立强传授团队研讨论文

宣布:2020-05-12 19:33 来历:新资料研讨所 字体:
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  克日,麦立强传授团队在国际着名学术期刊Advanced Materials颁发题为“Engineering Oxygen Vacancies in Polysulfide-Blocking Layer with Enhanced Catalytic Ability”的研讨论文。这是麦立强传授团队在深切研讨高能量密度锂硫电池正极资料后,在锂硫电池隔阂润色工程上完成的另外一个主要研讨功效。

  跟着环球对动力需要的不时低落,高能量密度、高容量的储能器件已成为动力范畴存眷的核心。锂硫电池因其超高的现实容量(1675 mAh/g)和能量密度(2600 Wh/Kg),无望成为下一代储能体系的无力候选者。虽然锂硫电池已过几十年的研讨和成长,可是锂硫电池贸易化操纵依然受限于诸多身分。特别是多硫化物的消融及其穿越效应,严峻形成了活性物资的丧失和其与锂离子反映坚苦,终究致使电池容量敏捷衰减,延长电池寿命。

  与邃密庞杂的锂硫电池宿主资料布局的设想比拟,隔阂润色工程被以为是一项工艺简略、可多量量制备的战略,同时对处理锂硫电池中的题目具备一样的效率。但是,为了完成最优隔绝多硫化物穿越的才能,大多的数隔阂润色依托在隔阂的一侧“设备”一层厚而重的“防护墙”,以到达隔绝多硫化物穿越的目标。但是,这类战略却疏忽了一个主要现实:厚而重的润色层不只难以在隔阂上不变存在,同时额定的品质增添会大大下降锂硫电池的能量密度。是以,抱负的隔阂润色工程不只要尽能够削减润色资料的占比,并且能有用按捺多硫化物的穿越效应。

  经由过程第一性道理计较发明,氧缺点(OVs)的引入不只加强了对多硫化物的吸附才能;并且由于氧缺点位点的存在,OVs-TiO2外表的电子云密度产生变更、极性加强,进步了OVs-TiO2的离子电子电导率和催化才能。扫描透射电镜(STEM)功效标明单个OVs-TiO2纳米片的厚度仅为5 nm摆布,并且显现出完善的法则矩形布局,并经由过程电子能量丧失谱(EELs)及电子顺磁共振波谱(EPR)等表征手腕深度探讨了氧缺点的存在及其化学性子(图1)。


  图1 OVs-TiO2及其对照样的描摹布局表征。(a-c) OVs-TiO2的STEM图象;(d, e)EELs图谱;(f)XRD图谱;(g)EPR图谱。

  500 nmOVs-TiO2润色贸易化聚丙烯隔阂(OVs-TiO2@PP separator),OVs-TiO2的面载量仅为0.12 mg/cm2。在高活性物资负载的前提下,OVs-TiO2的额定比重仅为1.7%。这层薄薄的润色层不只保证了对多硫化物的按捺感化,并且有益于锂离子的疾速经由过程,同时低的负载量为锂硫电池高的能量密度供给了保证。电化学机能测试标明,OVs-TiO2对多硫化物的催化转化才能,和在容量、轮回不变性、倍率机能上比拟于无氧缺点TiO2润色的隔阂和PP隔阂都有大幅晋升和改良(图2)。特别是在硫负载量高达7.1 mg cm-2,轮回100圈今后面庞量仍有5.83 mAh cm-2,为氧缺点在其余金属氧化物中的操纵供给了无力的根本。


  图2 电化学机能测试。(a)CV曲线;(b)多扫速CV曲线;(c)对称电池测试;(d)0.5 C下的轮回机能图;(e) 倍率机能图;(f)EIS图谱;(g)2.0 C下的长轮回机能图;(h)高负载轮回图。

  总之,麦立强传授团队连系现实计较、布局表征及电化学机能测试,证实了在隔阂润色中操纵氧缺点工程完成了对多硫化物有用的隔绝和催化转化。该任务为锂硫电池隔阂润色工程的研讨供给了新的标的目的,特别在制备超薄隔阂润色层的成长上,完成了高能量密度和高不变性的锂硫电池,鞭策了锂硫电池在动力贮存中的现实操纵。

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  通信员:熊远禄 审稿人:罗小寒

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