福建師范大學Adv. Energy Mater. ：金屬相硫化鉬納米花/石墨烯納米片復合材料助力長壽命高體積能量密度鋰硫電池

youyoucao 3年前 (2021-02-20) 3615瀏覽

【文章簡介】

人們對便攜式電子設備，電動汽車和大規模智能電網需求的不斷增長推動了儲能技術的快速發展。鋰硫電池因其具有高理論能量密度和低成本效益，被認為是最有前途的下一代儲能器件之一。高硫負載量是實現高能量密度Li-S電池的關鍵。然而，較高的硫含量容易引起可溶性多硫化物的穿梭效應，以及導致電池的低的硫利用率和倍率性能，并在隨后的長期循環中出現容量的迅速衰減。因此，如何實現高硫負載鋰硫電池在高電流密度條件下進行高容量穩定循環運行已成為當前研究熱點之一。

近期，福建師范大學化學與材料學院程志斌副教授、張章靜研究員在Advanced?Energy Materials上以封面文章形式發表題為“Metallic MoS2?Nanoflowers Decorated Graphene Nanosheet Catalytically Boosts the Volumetric Capacity and Cycle Life of Lithium–Sulfur Batteries”的研究工作。該研究制備了一種在石墨烯上均勻負載金屬相硫化鉬納米花的高導電復合材料(FM@G)，并將其用于鋰硫電池正極和隔膜的系統改性。含有硫空位的高導電花狀1T-硫化鉬與石墨烯納米片之間的無縫銜接可以提供豐富的吸附/催化轉化位點以及促進電子/離子快速轉移，并通過在正極側和隔膜側的協同吸附/催化轉化多硫化物，實現高載硫鋰硫電池循環壽命和體積比容量的同步提升。系統改性后的高載硫（87 wt%）電池即使在0.5 C條件下也能獲得穩定的循環性能和1360 mAh cm-3的高體積比容量。該工作對于高載硫鋰硫電池的構筑具有重要意義。

圖1.?（a）GO的TEM圖。(b,c)?FM@G的TEM圖和(d)?HAADF-STEM圖及相應元素分布。（e）FM@G改性的隔膜照片。

圖2.?(a)FM@G/87S正極的TEM圖和相應的EDS元素分布。(b)?FM@G/87S的TGA曲線。(c,d)FM@G系統改性后電池在0.5C和1.0?C下的循環性能及其重要性能參數比較。

圖3.?(a)多硫化物在FM@G納米片上吸附/轉化的示意圖。(b)FM@G和rGO對稱電池的CV測試；(c)FM@G對稱電池CV循環測試。(d)多硫化物吸附實驗及紫外-可見光譜測試。(e,f)FM@G和FM@G-LiPS的XPS光譜研究。

【文章鏈接】

Metallic MoS2?Nanoflowers Decorated Graphene Nanosheet Catalytically Boosts the Volumetric Capacity and Cycle Life of Lithium–Sulfur Batteries?

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/aenm.202003718

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