Peking Üniversitesi tarafından lityum sülfür piller için yeni bir nano-kobalt gözenekli karbon konakçı malzemesi geliştirildi

Bilim ve teknolojinin sürekli ilerlemesi, lityum iyon pil teknolojisi için, özellikle daha yüksek enerji yoğunluğu ve daha düşük fiyatla yeni lityum iyon pil gerektiren elektrikli araçlar gibi büyük ölçekli enerji depolama alanında daha yüksek gereksinimler ortaya koymuştur.Bunlar arasında, bir çeşit çok elektronlu reaksiyon lityum iyon pil olarak lityum kükürt pil, enerji yoğunluğu (2600Wh / kg) ve fiyat avantajı mevcut lityum demir fosfat ve lityum kobalt oksit ticari pillere göre çok daha yüksektir, bu nedenle geniş Dikkat.Bununla birlikte, şarj ve deşarj işleminde, elemental kükürdün zayıf iletkenliği, ara polisülfürün mekik etkisi, şarj ve deşarj işleminde hacim genişlemesi gibi bir dizi sorun vardır.Şu anda, araştırmacılar, sülfür pozitif elektrotun gözenekli karbon yoluyla iletkenliğini arttırmak ve polisülfürün azot katkısı yoluyla adsorpsiyonunu arttırmak gibi ana malzemeler için bir dizi optimizasyon stratejisi önermişlerdir.Bununla birlikte, çeşitli yollarla elde edilen etkiler sınırlıdır ve problem temel olarak çözülemez.Bu nedenle, çeşitli fonksiyonları birleştiren daha etkili bir pozitif elektrot konakçı malzemesine ihtiyaç vardır.

Peking Üniversitesi tarafından lityum sülfür piller için yeni bir nano-kobalt gözenekli karbon konakçı malzemesi geliştirildi

Yeni bir lityum-kükürt pil malzemesi

Son zamanlarda, Pekin Üniversitesi enstitüsü yeni malzeme Pan Feng temiz enerji merkezi araştırma grubunun enstitüsü profesör bir MOF malzeme liderliğindeki kobalt nanokristallerin azot katkılı gözenekli karbon kafes ortak sorumluluk dayalı yeni bir lityum pil ana materyaller, bulunan mükemmel elektrokimyasal performans karakterizasyon testi ile ve XRD, SEM, TEM, XPS ve DFT hesaplaması gibi çeşitli araçlar dahil ederek performans nedenlerini ortaya çıkarır, Co nanokristallerini, lityum iyonunun polisülfit adsorpsiyon dinamiklerini aydınlatır difüzyon ve pozitif rolün dönüşümü, yeni tip lityum pil katot malzeme hazırlanması için bir düşünce treni sağlar.Çalışma yakın zamanda Enerji Materyalleri alanında tanınmış bir dergi olan Advanced Energy Materials'da (2020,10 (9), 1903550, IF = 24.884) yayınlandı.

Bu çalışmanın yeniliği, araştırma ekibinin glikoz küçük molekülleri adsorbe etmek için yüksek spesifik yüzey alanına sahip zNCO-MOF KULLANIMI ve daha sonra karbonizasyon işlemi sırasında glikozun tercihen kobalt metalini izole etmek için MOF boşluğunda SP2 yapısı karbon çerçevesine karbonize edilmesi ve elektrik iletkenliğini arttırmak.Aynı zamanda, uygun miktarda kükürt, - ağırlıkça% 87 aktif kükürt malzemesinin yüzey yerine karbon kafesine yüklenmesini sağlayabilir, böylece kükürt ve karbon kafes iskeleti güçlü bir etkileşimi sürdürür.Yüksek dispersiyonlu kobalt nanokristallerin takım hazırlanması, gözenekli karbon kafesin azot katkısının yükünü taşır; elektriksel iletkenlik, yüksek kükürt içeriği, stres giderici, lityumun hızlandırılması dahil olmak üzere sülfürün aktif malzemelere ve çok fonksiyonlu etkiye sahip ara maddelere iyon difüzyon dinamiği, katalitik polisülfit hızlı dönüşüm ve polisülfür ara ürünlerin güçlü adsorpsiyonu ve benzeri, lityum sülfür pillerin yüksek performans ve uzun çevrim ömrü oranını sağlayabilirler.

Peking Üniversitesi tarafından lityum sülfür piller için yeni bir nano-kobalt gözenekli karbon konakçı malzemesi geliştirildi
Yeni bir lityum - kükürt kompozit anot malzemesinin elektrokimyasal özellikleri

Aynı zamanda, bir dizi çalışma, iskelette taşınan yüksek oranda dağılmış Co nanokristallerinin sadece lityum iyonlarının difüzyonunu ve polisülfidin REDOX'unu etkili bir şekilde teşvik edemediğini, aynı zamanda polisülfidin emilimini de arttırdığını göstermiştir.Bu çalışma, lityum sülfür pillerdeki polisülfit için yüksek performanslı katalizörler olarak geçiş metalleri için yeni bir referans sağlar.

Bu çalışma Pan Feng rehberliğinde tamamlandı.Bu makalenin ilk yazarları doktora öğrencisi Wang Rui ve doktora sonrası araştırmacı Yang Jinlong ve öğretmen Xiao Yinguo ve Öğretmen Pan Feng birlikte yazdılar.Bu çalışma Ulusal Genetik Malzeme Genetik Araştırma ve Geliştirme Programı, Guangdong Eyaleti Anahtar Laboratuvarı ve Shenzhen Bilim ve Teknoloji İnovasyon Komisyonu tarafından desteklenmiştir.