Welche Fortschritte wurden bei der Untersuchung von Lithium-Schwefel-Batterien mit hoher Volumendichte im Fujian Institute of Physical Structure erzielt?

Lithium-Ionen-Batterien sind in unserem täglichen Leben weit verbreitet. Herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien sind weit davon entfernt, unseren Energiespeicherbedarf zu decken, da dringend Energiespeicher mit hoher Kapazität für neue elektronische Geräte wie tragbare elektronische Geräte und Elektrofahrzeuge benötigt werden. Lithium-Schwefel-Batterien gelten aufgrund ihrer hohen theoretischen spezifischen Kapazität und Energiedichte sowie der Vorteile der geringen Kosten und der Umweltfreundlichkeit von Schwefel als eines der vielversprechendsten Speichersysteme mit hoher Kapazität. Bei der Kommerzialisierung von Lithium-Schwefel-Batterien bestehen jedoch noch einige technische Herausforderungen, wie die Isolierung von Schwefel- und Festkörper-Entladungsprodukten, die Shuttle-Wirkung löslicher polymetallischer Sulfide und die Änderung des Schwefelvolumens während des Ladens und Entladens. Diese Probleme führen normalerweise zu einer geringen Schwefelausnutzung, einer schlechten zyklischen Lebensdauer und sogar zu einer Reihe von Sicherheitsproblemen. Die Erhöhung der Energiedichte von Lithium-Schwefel-Batterien und deren Stabilität ist zu einem der wichtigsten Forschungsthemen geworden.

Unter der Unterstützung der National Natural Science Foundation und des strategisch führenden Wissenschafts- und Technologieprojekts der Chinesischen Akademie der Wissenschaften synthetisierte Wangruihu, ein Forscher des State Key Laboratory of Structural Chemistry am Fujian Institute of Material Structure der Chinesischen Akademie der Wissenschaften die mit Vanadiumsulfid beladenen Schichtenmaterialien aus reduziertem Graphenoxid (rGO-VS2), die durch einfache wasserthermische Reaktionen beladen wurden. Eine Reihe von rGO-VS2 / S-positiven Elektrodenmaterialien mit Sandwichstruktur, die durch abwechselnde enge akkumulation von rGO-VS2-Schicht und Schwefelelementschicht gebildet wurden, wurden hergestellt. Die durch Abwechseln der rGO-VS2-Schicht mit der aktiven Schwefelschicht gebildete Sandwichstruktur kann den Volumenänderungen des aktiven Materials während des Lade- und Entladezyklus durch die elastische Kontraktionsausdehnung in dreidimensionaler Richtung standhalten.

Gleichzeitig kann aufgrund der hohen Polarität, Leitfähigkeit und elektrokatalytischen Aktivität von Vanadiumsulfid eine geringe Menge an Vanadiumsulfid auf Graphen-Tabletten die Shuttle-Wirkung von polymetallischen Sulfiden wirksam hemmen und die Redoxreaktion der gesamten schwefelmonoplasmatischen Schicht fördern . Um die Nutzungsrate und die zyklische Stabilität von Schwefelwirkstoffen zu verbessern. Das mit 89 Gew .-% Schwefel beladene rGO-VS2 / S hat eine hochvibrationsstarke Feststoffdichte von 1,84 g cm & supmin; ³ und sein Volumen-Kapazitäts-Verhältnis erreicht unter Entladungsbedingungen von 0,1ºC 1182,1 mA H cm & supmin; ³. Der Zyklus von 100 Runden kann immer noch bei 1050 mA H cm & supmin; ³ gehalten werden. Die Studie zeigt, dass die elektrokatalytischen Komponenten mit hoher Leitfähigkeit und starker Adsorptionskapazität von Polysulfiden in einziehbaren Sandwichstrukturen positive Elektrodenmaterialien mit überlegenen Eigenschaften erhalten können, was eine neue Idee für die Entwicklung langlebiger Lithiumsulfide mit hoher Energiedichte liefert. Die Ergebnisse der Studie wurden im Titelartikel "Advanced Energy Materials" veröffentlicht und von MaterialsViewsChina beworben.

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