多硫化锂(LiPSs)的穿梭效应和缓慢的转化动力学严重阻碍了锂硫电池(LSBs)的实际应用。
为了克服这些问题,加泰罗尼亚能源研究所Andreu Cabot,Chaoqi Zhang,美国德克萨斯大学奥斯汀分校Jiaao Wang,澳大利亚伍伦贡大学侴术雷报道了提出了一种原位生长的C2N@NbSe2异质结构,作为Li-S催化剂和LiPSs吸收剂,具有显著的比表面积。
文章要点
1)密度泛函理论(DFT)计算和实验结果表明,C2N@NbSe2具有合适的电子结构和电荷重排,从而有力地促进了LiPS的电催化转化。此外, C2N@NbSe2异质结与LiPS物种发生强烈的相互作用,将其限制在正极上。
2)实验结果表明,基于C2N@NbSe2/S的LSB正极在0.1 C下的初始容量为1545 mAh g−1。同时,C2N@NbSe2/S正极具有令人印象深刻的循环稳定性,在3 C循环2000次后,每次循环容量衰减率仅为0.012%。即使在5.6 mAh cm−2的硫负荷下,也能提供5.65 mAh cm−2的高面容量。
3)这些结果表明,C2N@NbSe2异质结构可以作为多功能多硫化物介质,对LiS进行化学吸附,加速锂离子扩散,化学催化Li2S的转化,降低Li2S沉淀/分解的势垒,从而实现多硫化物的“吸附-扩散转化”。
参考文献
Dawei Yang, et al, NbSe2 Meets C2N: A 2D-2D Heterostructure Catalysts as Multifunctional Polysulfide Mediator in Ultra-Long-Life Lithium–Sulfur Batteries, Adv. Energy Mater. 2021
DOI: 10.1002/aenm.202101250
https://doi.org/10.1002/aenm.202101250