Die Leistung der Lithium-Schwefel-Batterie wird erheblich verbessert!

Lithium-Schwefel-Batterien haben die Eigenschaften einer großen theoretischen Kapazität und einer hohen Energiedichte sowie einer Vielzahl von Schwefelquellen und umweltfreundlichen Materialien. Sie werden voraussichtlich die nächste Generation von Hochleistungs-lithium-ionen-batterien sein. Es gibt jedoch immer noch viele technische Herausforderungen bei seiner kommerziellen Anwendung, wie z. B. schlechte Leitfähigkeit fester Sulfide, Shuttle-Effekt löslicher Polysulfid-Zwischenprodukte und große Volumenänderungen während Lade- und Entladevorgängen.

Derzeit haben Forscher verschiedene Möglichkeiten untersucht, um die oben genannten Probleme zu lösen:

(1) Verbessern der Leitfähigkeit und Unterdrücken der Diffusion von Polysulfid durch Elektrodenstrukturdesign;

(2) Unterdrücken des Shuttle-Effekts durch Einstellen der Elektrolytzusammensetzung, der Separatorstruktur und der Bindemittelkomponente;

(3) Schutz auf der Oberfläche der Metalllithium-Negativelektrode, um Nebenreaktionen von Polysulfid und Lithium zu verhindern.

Trotzdem ist der irreversible Verlust des Wirkstoffs nicht vollständig gelöst. Kürzlich kombinierte Guo Shaojun, ein Forscher an der Peking-Universität und Postdoktorand Zhang Yelong, die Defektchemie mit Lithium-Schwefel-Batterien. Zum ersten Mal wurde das Konzept der „positiv geladenen Schwefelleerstellen“ in das Lithium-Schwefel-Batteriesystem eingeführt und erstmals die 1T-reiche Phase MoS2 und die positive Ladung synthetisiert. Das Schwefelleerstellen-MXene / 1T-2HMoS2-C-Hybridmaterial nutzt eine große Anzahl von "positiv geladenen Schwefelleerstellen", um negativ geladene Polysulfidanionen effektiv zu verankern und schnelle elektronische Leitungswege unter Verwendung von 3D MXene und 1TMoS2 bereitzustellen.

Dieses Material weist hervorragende elektrochemische Eigenschaften auf. Bei einer Stromrate von 0,1 ° C hat die Knopf-Lithium-Schwefel-Batterie eine spezifische Kapazität von 1194,7 mAh / g bei einer Rate von 0,5 ° C. Nach 300 Zyklen kann die Batteriekapazität bei 799,3 mAh / g mit nur 0,07% gehalten werden Dämpfung pro Umdrehung: Die mit diesem Material zusammengebaute weichgepackte Lithium-Schwefel-Batterie kann einen stabilen Zyklus von 40 Zyklen erreichen.

Diese Arbeit entwarf nicht nur eine 1T / 2H-Phasengrenzfläche, reichhaltige positive elektrische S-Leerstellen, ein dreidimensionales leitfähiges MXen-Gerüst und eine kombinierte physikalische Adsorption, Chemisorption, Defektchemie und Grenzflächenkatalyse unter Verwendung von MXen / 1T-2HMoS2-C Sein begrenzter Verankerungseffekt ermöglicht die schnelle reversible Umwandlung von Polysulfid, was eine effektive Methode für das Design von Kathodenmaterialien für Lithium-Schwefel-Batterien darstellt. Es liefert Ideen für die Entwicklung von Hochleistungs-Lithium-Schwefel-Batterien und eröffnet Defekte in Chemie und Lithium. Die organische Kombination von Schwefelbatterien hat eine entscheidende Bedeutung für das Design und die praktische Verwendung von Lithium-Schwefel-Batterien.

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