中年|锂硫精选:10篇好文回顾锂硫电池近期工作进展( 二 )


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基于物理或化学限制的各种策略已经用于解决锂硫电池的穿梭效应问题 , 但如何在锂硫电池中实现高硫负载下有效解决穿梭效应并提升反应动力学仍是一大挑战 。
近日 , 复旦大学卢红斌教授课题组联合北京大学侯仰龙教授课题组在国际知名期刊ACS Nano上发表题为“Enhanced Polysulfide Regulation via Porous Catalytic V2O3/V8C7 Heterostructures Derived from Metal-Organic Frameworks toward High-Performance Li-S Batteries”的研究工作 。 本文第一作者是Long Zhang 。
该工作报道了一种由金属有机骨架材料MIL-47(V)衍生的具有异质结构的多孔催化V2O3/V8C7@C复合材料作为有效的锂硫电池多硫化物调节剂 , 在大幅度提升硫负载量的同时 , 仍能有效抑制穿梭效应并提高反应动力学 。 在这种多功能正极材料中 , 硫单质负载于V2O3/V8C7@C中;碳化骨架保留了MIL-47(V)高孔隙率和高比表面积的特性 , 因此可以实现高硫负载 。 石墨烯用作导电基底 , 不仅能提高电导率 , 而且还是阻止硫损失的一道物理屏障 。

更重要的是 , 均匀分布在碳质骨架上的V2O3/V8C7异质结构可以增强对LiPSs从捕获到转移和转化的调控能力 , 避免了LiPSs在电解液中的积累 , 并提高了硫的利用率 。 基于以上特性 , 正极表现出极高的倍率性能和稳定的循环寿命 。 即使在高硫负载下(8.1 mg cm-2) , 其依然具有出色的电化学性能 。 将这种正极材料可以进一步应用于软包电池 。 即使经过150次循环 , 该电池保持的4.3 mAh cm-2的高面积容量仍能胜过商用锂离子电池(4.0 mAh cm-2) , 极具发展潜力 。 这种解决高硫负载下穿梭效应的策略为高性能锂硫电池的进一步发展提供了一种有效思路 。
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1.4 Advanced Functional Materials:氮掺杂提高锂硫电池中Co9S8的固定化和催化性能
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近日 , 德国汉诺莱布尼兹大学的张琳教授等在国际知名期刊Advanced Functional Materials上发表题为“Nitrogen Doping Improves the Immobilization and Catalytic Effects of Co9S8 in Li-S Batteries”的论文 。 Yuping Liu为本文第一作者 。

本文报道了氮掺杂可以同时改善锂电池中Co9S8纳米颗粒的LiPSs锚定和氧化还原催化能力 。 一方面 , N掺杂是一种优化锂电池电化学性能的有效方法 , 通过降低催化反应过程中固有的活化势垒 。 另一方面 , 在锂电池中锚定LiPSs时 , Li-N键比Li-S键更有利 。 密度功能理论(DFT)计算提供了一个深入了解LiPSs和N-Co9S8纳米颗粒表面之间强化学键的方法 。 在实验的进一步支持下 , 作者的结论是N原子显著地增加了结合能 , 从而有助于防止LiPSs的穿梭 。 与未掺杂Co9S8相比 , N掺杂的Co9S8在电池性能上有显著的改善 。 在高质量负载(高达5 mg cm-2)和高电流密度(高达20 A g-1)下的也获得了优异的电化学性能 。
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1.5 Advanced Materials:多层多孔多面体纳米结构CoSe电催化剂加速锂硫电池中多硫化物的转化
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近日 , 北京理工大学、北京电动车辆协同创新中心的陈人杰教授等在国际知名期刊Advanced Materials上发表题为“A High-Efficiency CoSe Electrocatalyst with Hierarchical Porous Polyhedron Nanoarchitecture for Accelerating Polysulfides Conversion in Li–S Batteries”的论文 。 Zhengqing Ye为本文第一作者 。


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