Li-S电池中严重的穿梭效应,缓慢的多硫化物还原动力学以及Li2S氧化反应困难等缺点阻碍了其实际应用。
近日,湘潭大学王先友教授,裴勇教授,舒洪波教授创新性地设计并构建了一种具有3D 分层结构的N-S掺杂的碳布原位锚定NiMoO4纳米薄片(NiMoO4@NSCC)作为独立主体,并用于Li-S电池。
文章要点
1)研究人员首先以硫脲为氮源和硫源进行水热处理得到NSCC,然后通过水热反应和热处理在NSCC上原位生长NiMoO4纳米片。最后,通过熔融扩散的方法将S分散到NiMoO4@NSCC中,并辅之以涂覆CNT以提高导电性,从而获得用于Li-S电池的NiMoO4@NSCC/S正极。
2)双过渡金属氧化物(NiMoO4)由于掺杂Mo的贡献,增加了费米能级附近的电子密度,导致禁带宽度变小,从而比NiO具有更强的金属性能。此外,作为一种双向催化剂,NiMoO4可以通过增加Li2S4的S-S键距和降低多硫化物的转化自由能来促进多硫化物的还原,同时通过增加Li2S的Li-S键距和降低Li2S的分解势垒来促进绝缘放电产物(Li2S)的临界氧化。
3)实验结果显示, NiMoO4@NSCC/S作为Li-S电池的正极,0.1 C下放电容量高达1336.4 mAh g−1,同时具有良好的长循环稳定性,,在硫负载量为2 mg cm−2的情况下,1 C循环500次后的容量保持率为95.9%。
本研究提出了双金属氧化物双向催化剂的概念,为构建高性能Li-S电池提供了新的思路。
参考文献
Tingting Sun, et al, NiMoO4 Nanosheets Anchored on N-S Doped Carbon Clothes with Hierarchical Structure as a Bidirectional Catalyst toward Accelerating Polysulfides Conversion for Li-S Battery, Adv. Funct. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adfm.202101285
https://doi.org/10.1002/adfm.202101285