斯坦福大学崔屹教授Sci. Adv. :三维集流体生成过冷液态硫升迁锂硫电池性能

来源:未知 作者:admin 发表于:2020-06-17 16:22  点击:
原标题:斯坦福大学崔屹教授Sci. Adv. :三维集流体生成过冷液态硫升迁锂硫电池性能 短序 吉安陈痛电子科技有限公司 锂硫电池被认为是用于便携式电子设备、电动汽车和电网周围储能

原标题:斯坦福大学崔屹教授Sci. Adv. :三维集流体生成过冷液态硫升迁锂硫电池性能

短序

吉安陈痛电子科技有限公司

锂硫电池被认为是用于便携式电子设备、电动汽车和电网周围储能的下一代储能器件。同时,硫储量雄厚、廉价和对环境友益。然而,硫活性原料行使率矮、负载量矮、电化学响答缓慢和循环安详性差等弱点主要控制了锂硫电池的实际行使。为晓畅决上述题目,除了必要吸赞许捕获众硫化锂外,控制硫/Li2 S的沉积和添速硫/Li2 S的氧化还原响答也很主要。现在关于集流体原料对硫/Li2 S的形成、消融和沉积以及响答锂硫电池的电化学性能的影响的钻研较少,尤其是直接实时不悦目察微不悦目尺度的硫的变化和钻研它们的响答动力学。近来,崔屹教授课题组发现一个相等兴味的形象,就是充电产物硫在室温的锂硫电池中照样处于过冷的液态。这栽液态硫升迁了硫-众硫化锂的转化响答动力学,为钻研锂硫电池的性能挑供了新的倾向。

收获简介

近日,崔屹教授(通讯作者)等人钻研了铝、碳、镍集流体上硫的滋长走为,得出以下两个结论:1.产生在镍集流体上的液态硫和固态硫相比,具有更高的可反容量、更快的响答动力学和更长的循环寿命;2.镍集流体具有催化效答,促进了Li2 S到众硫化锂的变化过程。所以,他们设计了轻质的三维镍基集流体来控制硫的沉积和催化转化,制备了高性能的锂硫电池。这项做事挑供了集流体对于决定硫的物理状态的主要作用,表清新硫的状态和电池性能的有关,为促进高能量锂硫电池的电极设计挑供了新的思路。

图文导读

图1.锂硫电池的过冷液态硫

( A) 原位光学不悦目察硫的变化过程

( B) 高性能锂硫电池的三维电极设计

图2.硫的变化暗示图和硫的滋长走为机理

( A-C)充放电过程中 镍( A)、碳( B) 和 铝( C)基体上硫的变化的暗示图

( D-F) 石墨烯锯齿形边缘( D)、 被一层氧隐瞒的镍(111) 外观 (E)和被一层氧隐瞒的铝(111) 外观( F)吸附的S 8 的吸附能和组织

图3.众硫化锂电解液中泡沫镍电极和石墨烯包覆的镍(G/Ni)泡沫电极的原位光学不悦目察和电化学性能

( A) 镍泡沫的光学照片

( B-D) 初首状态( B)、充电到3.0 V后( C)、放电到1.5V后( D)的硫在泡沫镍上演变过程的光学照片

( E) G/Ni泡沫的光学照片

( F-H) 初首状态( F)、充电到3.0 V后( G)、放电到1.5V后( H)的硫在 G/Ni上演变过程的光学照片

( I-L) 恒压充电过程中硫在泡沫镍电极上演变过程的光学照片

( M-P) 恒压充电过程中硫在G/Ni电极上演变过程的光学照片

( Q) 分别电流密度的泡沫镍电极和G/Ni泡沫电极的倍率性能

( R) 倍率为0.2、1和3 C时泡沫镍电极(虚线)和G/Ni泡沫电极(实线)的充放电电压弯线

( S) 倍率为0.2 C的泡沫镍电极和G/Ni泡沫电极运走100次循环过程中它们的循环性能和库伦效果

图4.镍和石墨烯外观的Li2 S分解和锂离子扩散的势垒

( A) 镍、石墨烯基面、石墨烯边缘上Li 2 S分解和锂离子扩散的势垒的对比

( B-D) 石墨烯边缘( B)、石墨烯基面( C)、镍( D)的外观上的Li 2 S分解和锂离子扩散的能量弯线。插图为响答的发生在石墨烯边缘、石墨烯基面和镍的外观的Li 2 S分解和锂离子扩散的路径的暗示图

图5.质轻的镍包覆的三聚氰胺泡沫的形貌和电化学性能

( A-B) 三聚氰胺泡沫( A)和镍包覆的三聚氰胺泡沫( B)的光学照片

( C) 镍包覆的三聚氰胺泡沫的SEM图

( D) 充放电过程中硫在镍包覆的三聚氰胺泡沫电极外观演变过程光学照片

( E) 1.5 V至约2.8 V的电位窗口内倍率为0.2C的镍包覆的三聚氰胺泡沫电极的充放电电压弯线

( F) 分别电流密度的镍包覆的三聚氰胺泡沫电极的倍率性能

( G) 倍率为0.5 C的镍包覆的三聚氰胺泡沫电极运走200次循环过程中它的循环性能和库伦效果

幼结

钻研团队编制地钻研和将分别集流体上硫的状态变化和它们的电化学性能有关首来。室温下,碳集流体外观产生固体硫晶体,工程案例镍集流体外观产生过冷的液态硫液滴。含有液态硫液滴的电池与含有固态硫的相比,可反容量更高,响答动力学更快,循环寿命更长。镍集流体和众硫化锂凶猛的结相符有利于按捺众硫化物的消融,改善硫的行使,添快相转换响答的响答动力学,这些对于锂硫电池实现安详和迅速充电必不走少。钻研团队设计了三维的、镍基的相互连通的组织来为硫/Li2 S的分解、电子和锂离子的迅速的传输路径挑供更大的活性外观以及为Li2 S/硫的转换挑供一个路径,开发高倍率和长寿命的锂硫电池。

钻研团队以前几年在supercooled sulfur(过冷液态硫, 超酷硫)方面进走了一些追求,有了一些新的理解和意识,也还有许众题目必要进一步钻研。

1. Super-cooled liquid sulfur maintained in three-dimensional current collector for high performance Li-S batteries ( https://advances.sciencemag.org/content/6/21/eaay5098.full)

2. Electrochemical generation of liquid and solid sulfur on two-dimensional layered materials with distinct areal capacities ( https://www.nature.com/articles/s41565-019-0624-6)

3. Electrotunable liquid sulphur microdroplets ( https://www.nature.com/articles/s41467-020-14438-2)

4. Direct electrochemical generation of super-cooled sulfur microdroplets well below their melting temperature ( https://www.pnas.org/content/116/3/765)

文献链接: Supercooled liquid sulfur maintained in three-dimensional current collector for high-performance Li-S batteries(Sci. Adv. ,2020,DOI:10.1126/sciadv.aay5098)

本文由kv1004供稿。

cailiaorenvip

盘和林 中南财经政法大学数字经济研究院执行院长

原标题:美军F15战机坠毁!落入茫茫大海,飞行员生死未卜,一片混乱

原标题:实景新作 | 北欧轻奢味道,极具质感的浪漫

原标题:6月14日辽宁省气象台发布雷电黄色预警

 

    有帮助
    (1)
    100%
    没帮助
    (0)
    0%

    Powered by 算戍药业有限公司 @2018 RSS地图 html地图

    Copyright 站群 © 2013-2018 版权所有