由于具有理论比容量高(2600Wh/kg)、价格低廉、环境友好等优势,锂-硫(Li-S)电池吸引了越来越多人的兴趣。尽管锂硫电池在理论上具有诸多优点,但是其大规模的商业应用仍有许多阻碍:(1)硫的绝缘性不利于电池的高倍率性能(2)锂多硫化合物溶于电解液,导致反应物的不可控沉淀和不可逆的容量损失(3)硫在充放电过程中的体积变化大(大约80%),有可能导致电池损坏。对于多功能锂硫电池的开发,设计及合成具有导电、多孔即兴的多功能硫基正极材料非常重要且具有挑战性。 近日,国立台湾海洋大学的Wang, Jung-Hua等人通过(Co,Zn)-双金属沸石咪唑酯骨架的还原热解,制备了致密集成的Co,N共参杂石墨烯@碳纳米管多孔杂化物(Co,N-G@CNT)作为锂硫电池的硫基复合正极材料, 获得的Co,N-G@CNT具有三维互连导电网络、大纳米孔体积和高可接触表面积以及富集的掺杂位点,赋予碳基在硫调节、电子/离子转移以及聚硫化物固定等方面的多方面能力。相关研究以“Densely integrated Co, N-CodopedGraphene@Carbon nanotube porous hybrids for high-performance lithium-sulfurbatteries”为题发表在《Carbon》上。 图1 通过在GO片上原位生长CoZn-ZIF,然后进行还原热解和酸洗处理合成Co,N-G@CNT Co,N-G@CNT/S复合材料具有较高的硫利用率(容量为0.2C时比容量为1398 mA hg-1),优异的倍率性能(6 C 时比容量为611 mA-1)以及显著的循环稳定性(容量为1C时经过1500次循环后比容量保持659mA hg-1)。 该研究为锂硫电池的功能导向结构设计提供了一个新视角,也为金属空气电池、超级电容器、电化学催化剂等储能/转换系统的应用提供了广阔的前景。 DOI:10.1016/j.carbon.2019.04.108 |
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