Wichtige Fortschritte in der Lithium-Schwefel-Batterieforschung

Kürzlich hat Professor Xumaowen vom Department of Materials and Energy der Southwest University wichtige Fortschritte beim Design und der Entwicklung von Hochleistungs-Lithium-Schwefel-Batterien erzielt. Die relevanten Forschungsergebnisse wurden im International Energy Journal "Advanced Energy" zum Thema "Doppelschaliger NiO-NiCo2O4-Heterostrukturer CarbonhollowanocagasAnefficiicient" veröffentlicht. Der Advanced Energy Factor wird im International Energy Journal "Advanced Energy" veröffentlicht. Die Schule ist die erste vollendete Einheit dieser Leistung. Die Masterstudenten Hulinyu und Daichunlong sind die Co-Autoren des Papiers, und Xumaowen ist der Kommunikationsautor.

Angesichts der zunehmend schwerwiegenden Umweltprobleme und der raschen Entwicklung elektronischer elektrischer Geräte ist es unerlässlich, effiziente Energiespeicher zu entwerfen und zu entwickeln. Lithium-Schwefel-Batterien gelten aufgrund ihrer hohen Energiedichte, hohen theoretischen Kapazität, reichlich vorhandenen schwefelpositiven Ressourcen, ihres niedrigen Preises und ihrer Umweltfreundlichkeit als eines der vielversprechendsten Energiespeichersysteme für die nächste Generation. Aufgrund der schlechten Leitfähigkeit schwefelpositiver Elektrodenmaterialien und ihrer Entladungsprodukte, des Volumeneffekts während des Lade- und Entladevorgangs und des "Shuttle-Effekts" ist die Nutzungsrate von Schwefel in der Batterie gering, die Kapazität nimmt schnell ab, und die Leistung der Mehrfachrate ist schlecht. Dies behindert die Kommerzialisierung von Lithium-Schwefel-Batterien erheblich.

Als Reaktion auf diese Probleme entwarf und synthetisierte das Team von Professor Xumaowen einen zweischichtigen NiO-NiCo2O4-Heteroübergang C-Hohl-Nanokäfig als Schwefelträger und verwendete ihn erstmals in Lithium-Schwefel-Batterien. Diese Hohlstruktur bietet nicht nur ausreichend Platz für die Schwefelspeicherung, sondern kann auch den volumetrischen Effekt während der Schwefelentladung wirksam bewältigen. Darüber hinaus können NiO-NiCo2O4-Heteroübergangs-Nanokäfige ihre eigenen einzigartigen Vorteile nutzen, die Auflösung und Diffusion von Polysulfid wirksam hemmen und den dynamischen Prozess in seiner Umwandlungsreaktion fördern, den Shuttle-Effekt von Batterien verringern und die Vorteile des Heteroübergangs vollständig demonstrieren. Basierend auf diesem einzigartigen Design wird das Material als positive Elektrode einer Lithium-Schwefel-Batterie verwendet, die eine hohe spezifische Kapazität und eine gute zyklische Stabilität aufweist.

Die Studie wurde von der National Natural Science Foundation und dem Basic Operating Costs Project der Central University finanziert und in Zusammenarbeit mit Dr. Chenyuming vom Massachusetts Institute of Technology abgeschlossen.

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