近日,華東理工大學化工學院功能炭材料研究團隊合成了一種“雙功能”石墨烯介孔二氧化錫(SnO?)/二硒化錫(SnSe?)納米片用作鋰硫電池的隔膜修飾層(G-mSnO?/SnSe?),展現(xiàn)出優(yōu)異的電化學性能,在鋰硫電池領(lǐng)域研究中獲得新進展。
研究團隊合成的鋰硫電池隔膜修飾層,具備高電導率、強化學吸附位點和動態(tài)插層轉(zhuǎn)換動力學等特點。經(jīng)表征分析和模擬計算表明,該隔膜修飾層對“穿梭效應”具有較好的抑制作用,并且能促進多硫化鋰催化轉(zhuǎn)化。此外,該G-mSnO?/SnSe?較強的親鋰位點和多孔結(jié)構(gòu)有助于降低鋰的成核過電位、鋰剝離與沉積過程中負極表面的均勻成核,進而有效抑制鋰枝晶生長。
當G-mSnO?/SnSe?用作鋰硫電池的隔膜修飾層時,展現(xiàn)出優(yōu)異的電化學性能,具有較高的高硫利用率、長循環(huán)壽命。在理論容量5毫安/克電流密度下循環(huán)2000次,鋰硫電池可逆容量高達648毫安時/克,平均每圈容量衰減率僅為0.0144%。
鋰硫電池因硫的低成本、超高的理論容量,高能量密度等優(yōu)勢,被認為是繼鋰離子電池之后最具應用前景的電化學儲能體系之一。對硫正極而言,多硫化鋰溶于電解液形成“穿梭效應”,導致活性物質(zhì)硫利用率低和容量快速衰減等問題。對鋰負極而言,鋰枝晶的不可控生長容易引發(fā)電池短路甚至有安全隱患。因此,如何在電池長期循環(huán)過程中同步抑制“穿梭效應”和“枝晶生長”成為鋰硫電池實際應用化進程中一項艱巨的技術(shù)挑戰(zhàn)。
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