锂硫电池以其高理论比容量和相对廉价的成本吸引了大众的目光。但是锂硫电池充放电过程中普遍存在的多硫化物“穿梭效应”是锂硫电池步入商业化应用的一大障碍。近日,加拿大滑铁卢大学Yu Aiping和Chen Zhongwei课题组开发出一种简便快速的锌-六亚甲基四胺配合物(ZnHMT)合成方法。将ZnHMT涂敷在普通PP隔膜上组装成电池后可以有效抑制多硫化物在正负极间的穿梭,表现出优异的长循环性能和较高的面积比容量。
本文要点
1) 作者使用硝酸锌及六亚甲基四胺的乙醇溶液在室温下直接混合得到ZnHMT,反应时间短,条件易控;
2) ZnHMT呈现薄片层状,且片层组装成纳米花。这种结构有利于电解质的渗透和离子的传递,并且尽可能暴露出了活性位点;
3) 将ZnHMT涂敷在普通PP隔膜上组装锂硫电池。此电池首周放电比容量可达1273.8 mAh g-1(0.2 C)。在1 C的倍率下循环1000周,其放电比容量仍有738.6 mAh g-1,体现出相当优异的充放电稳定性;
4) 在5 C的高倍率下测试,电池可表现出692.9 mAh g-1的比容量;当硫载量提升至5.7 mg cm-2时,电池仍可表现出高达5.9 mAh cm-2的面积比容量。
参考文献:
Xiaoyuan Dou et al., Fast production of zinc-hexamethylenetetramine complex microflowers as advanced sulfur reservoir for high-performance lithium-sulfur batteries, J. Mater. Chem. A, 2020.
DOI: 10.1039/C9TA12573F