河北工业大学梁春永等AFM:面向永久性Li-S电池的柔性导电支架的通用电极设计
科研小鱼儿 痴迷文献 2020-03-16

锂硫(Li‐S)电池因其较高的理论比能量密度(2600 Wh kg -1)而被认为是最有前途的电池之一,然而,阻碍高效锂硫(Li–S)电池实际应用的主要障碍是硫正极中多硫化物的穿梭效应和负极中锂枝晶不可控制的生长。在过去的几年中,为解决这些问题,研究人员做出了许多努力。例如,为了解决硫阴极中的穿梭效应,研究大都集中在开发各种多孔的碳基硫主体材料上,这些材料为多硫化锂(LiPS)提供物理/化学捕获相互作用。通过修饰液体电解质,以稳定的Li /电解质界面和开发固态电解质相(SEI)或设计有利于均匀Li生长的Li镀层等策略来抑制锂枝晶生长。尽管在开发高效硫正极极和锂金属负极方面已取得了一定进展,但为高性能Li-S电池建立低成本,高效LiPS阻挡层和锂枝晶生长抑制剂仍是一项挑战。基于以上,河北工业大学梁春永,Yongguang Zhang及Guihua Liu团队报道了一种可同时用于硫正极和锂金属负极的通用柔性电极,并展示了其在可穿戴和便携式存储电子设备中的应用。柔性电极由具有多个Co/Ni-N活性位点(CoNi@PNCFs)的双金属CoNi纳米粒子嵌入式多孔导电支架组成。

文章要点:

1实验和理论分析均表明,当用作正极时,植入多孔CoNi@PNCFs上的CoNi和Co/Ni-N活性位点可通过促进化学固定化为可溶性多硫化锂并将其快速转化为不溶性Li2S,因此有效地减轻了多硫化物的穿梭效应。此外,由多孔碳质骨架和多个活性中心构成的3D基质成功诱导了均匀的Li生长,从而实现了无枝晶的Li金属负极。

2组装有S/CoNi@PNCFs正极和Li/CoNi@PNCFs负极的Li-S电池在785C g-1时具有较高的可逆比容量,在5 C时表现出长循环性能(1500次循环时,容量衰减率仅为0.016%) 。

He, Y., et al, All‐Purpose Electrode Design of Flexible Conductive Scaffold toward High‐Permanence Li–S Batteries. Adv. Funct. Mater. 2020,

DOI:10.1002/adfm.202000613

https://doi.org/10.1002/adfm.202000613


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