鋰硫 (Li-S) 電池商業(yè)應用的主要障礙在于充放電時體積變化巨大,硫和相關(guān)硫化物的導電性差,以及多硫化鋰的穿梭效應導致硫負載不足(LiPS)。
近日,鄭州大學Bing Ding, Guosheng Shao和東華大學的Peng Zhang等人在Advanced Functional Materials期刊上發(fā)表文章,提出了一種通用的“三區(qū)域”配置方法,包括:區(qū)域 I(硫源區(qū)域)、區(qū)域 II(LiPS 電催化區(qū)域)和區(qū)域 III(多功能屏蔽),用于高面積容量的 Li-S 電池。
【本文要點】
要點1、通過密度泛函理論理論模擬和一系列原位實驗方法,進一步證實了基于 Sabatier 原理的 Region II 和 Region III 競爭關(guān)系的構(gòu)型機制。
要點2、與傳統(tǒng)的機械混合電極結(jié)構(gòu)相比,有序集成的“三區(qū)”結(jié)構(gòu)能夠有效地防止 LiPS 穿梭,在 10.7 mg cm-2 的硫負載下提供高重量能量密度。
要點3、 軟包電池在硫負載量為 108 mg 時可實現(xiàn) 148.15 mAh 的高容量,遠遠高于大多數(shù)以前的電池和軟包 Li-S 電池。
此外,令人印象深刻的是,在彎曲甚至部分損壞的情況下,軟包電池仍然可以正常工作,顯示出相當大的安全性。
Hou, R., Zhang, S., Zhang, Y., Li, N., Wang, S., Ding, B., Shao, G., Zhang, P., A “Three-Region” Configuration for Enhanced Electrochemical Kinetics and High-Areal Capacity Lithium–Sulfur Batteries. Adv. Funct. Mater. 2022, https://doi.org/10.1002/adfm.202200302
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