华北先进光电子研究院王新课题组 在JACS、AFM及Nano Energy期刊发表锂硫电池系列研究收获

2020-05-12 16:42:51
科研

前不久,华北先进光电子研究院王新课题组与阿富汗皇家科学院院士、坦桑尼亚工程院院士陈忠伟讲课在SCI影响因子14.7的《JACS》、影响因子15.6的《Advanced Function Materials》(内封面文章)和影响因子15.5的《Nano Energy》发挥锂硫电池研究收获。其中《Advanced Function Materials》和《Nano Energy》舆论以热竞技游戏平台为根本单位。《JACS》舆论以热竞技游戏平台为共同通讯作者单位,广西农业学院张永光教授、博士研究生崔国梁、滑铁卢大学李高然院士等为论文的要害作者。

锂硫电池具有比能量密度高(2500 Wh kg-1)、农业部、基金低等优点,把认为是一种很有前途的储能系统。然而,锂硫电池的普遍采用仍然受到几个重点技术问题的阻挠,包括硫的绝缘性、多硫化物的溶解和穿梭行为以及锂化/脱锂经过中体积变化大等,慰问组针对锂硫电池问题开展深入研究。

《Advanced Function Materials》舆论题目为《Hierarchical Defective Fe3‐xC@C Hollow Microsphere Enables Fast and Long‐Lasting Lithium–Sulfur Batteries》。研讨开发了一种特别之富含Fe站位的Fe3-xC@C中空微球作为Li-S电池中的载硫材料。尝试和计算结果表明,富含Fe站位的Fe3-xC较常见Fe3C对比表现出更强的吸烟LiPS能力,并且对于LiPS转折表现出优秀的催化性能,故而可以有效控制穿梭效应并促成迅速的硫氧化还原动力学。同时,Fe3-xC所具有的中空和多孔结构不仅能够有效反应活性位点充分暴露,而且与外部碳包覆层协同构建了电子和离子的迅猛传输通道,进一步有助于快速稳定的硫电化学转化过程。因为上述结构特征,基于Fe3-xC@C的硫电极表现出良好之Li-S电池性能:面容量高达5.6 mAh cm-2,即使在5C的高倍率下也得以正常工作,在长达1000周之长循环后容量保持率达60%。该研究工作首次引入富含Fe站位的Li-S电池硫载体材料,开辟了一种新的空位工程计划方式,为贯彻高性能Li-S电池提供了新的见解。

该研究工作被MaterialsView.com报道,网址为https://www.materialsviewschina.com/2020/04/44624/

舆论原文链接:https://DOI:10.1002/adfm.202001165

《Nano Energy》舆论题目为《Three-dimensionally ordered macro-microporous metal organic frameworks with strong sulfur immobilization and catalyzation for high-performance lithium-sulfur batteries》。研讨开发了一种由大量均匀分散的ZIF-8米亚基构成的具有三维有序大/微孔结构的3DOM ZIF-8资料。大孔3DOM骨架和微孔ZIF-8米颗粒的协同作用,不仅有利于电解质的渗透,加紧电子与结构性物质的传导,还可以行使硫分布均匀,克服活性物质在电解液中的溶解,增长硫的效率。另外,3DOM ZIF-8外方丰富的及时性界面通过Lewis酸碱作用对多硫化物提供了较强的吸附作用与美好的催化作用,不仅对多硫化物的穿梭效应有鲜明的抑制作用,而且对硫的氧化还原反应动力学有上佳的促进作用。受益于那些优势,所付出的S/3DOM ZIF-8两极材料具有得天独厚的电化学性能,不仅在500次长循环中显示出优秀的循环稳定性,每循环的总产量衰减率仅为0.028%,还具有得天独厚的倍率性能,在2 C从的发射比容量达到了803 mAh g-1。另外,在高硫负载量和贫电解液的尺度下,还可以获得高于6 mAh cm-2的高面容量和较好的循环性能。3DOM ZIF-8在锂硫电池中的成功运用,为设计高性能锂硫电池的上进电极材料提供了一枝新的途径,并可推广到电催化、最佳电容器、五金-环境电池等相关领域。

舆论原文链接:https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.104685

《JACS》舆论题目为《Polysulfide Regulation by the Zwitterionic Barrier toward Durable Lithium–Sulfur Batteries》。在液态Li-S电池中,对多硫化物的作为进行合理调控对于改善电池稳定性至关重要。基金研究开发出一种特别之聚合物型两性离子(PZI)来促成对多硫化物的本能调控。这种PZI名将亲硫性与亲锂性集成在同一个聚合物基质中,穿过与多硫化物之间的化学相互作用营造了突破性离子传输的空气。研讨人员将他用作Li-S电池功能性中间层后发现他对多硫化物有明确的阻碍作用而可以允许锂离子穿过,从而能够显著抑制多硫化物穿梭问题。基于PZI的电池在长达1000周之吃水循环中平均每周容量衰减率只有0.012%,在5C的高倍率下也得以正常工作。另外,研讨人员在高硫载量和少量电解液条件下对电池电化学性能进行了科考,300周后电池面容量仍有5.3mAh/cm2。还工作表明这种两喜事性聚合物界面层有望在现实锂硫电池体系中得到普遍采用。

舆论原文链接:https://doi.org/10.1021/jacs.9b13303

笔者/通讯员:王新 | 来源:华北先进光电子研究院 | 编纂:杨柳青