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福建物构所高能量密度锂硫电池研究取得进展_BBIN

2020-09-13 12:49:01

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BBIN_人们对便携式电子设备、电动汽车和大型智能电网等市场需求的大大快速增长推展了能量存储技术的较慢发展。由于硫具备低的理论比容量、非常丰富的大自然储备、低成本和环境友好等特点,锂硫电池被指出是一类有前景的下一代能量存储系统。但是硫的导电性劣、多硫化物的来回效应以及充放电循环中的体积收缩等问题,依然制约着锂硫电池的商业化进程。

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中空掺入碳材料由于具备大的空腔需要减轻体积收缩,并且谓之原子掺入可以减少多硫化物的束缚能力,构建锂硫电池的高比容量和宽循环寿命。但是中空碳材料大多都是孤立无援的,这减少了材料的界面电阻,并且冲刷的牢固性也减少了电池的体积能量密度。

发展相互连接的中空结构谓之原子掺入的碳材料作为硫主体材料对于提升锂硫电池的性能具备最重要意义。在国家自然科学基金(21471151,21673241)和中国科学院战略性先导科BBIN技专项(XDB20030200)的资助下,中科院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室王瑞虎课题组利用离子聚合物外壳的ZIF-8核壳结构(ZIF-)作为前驱体,使用阴离子互相交换策略引进双氰铵根离子(DCA),经高温碳化诱导核壳结构分解成并互相交联,顺利制取出有一类相互连接的中空氮掺入多孔碳材料(HNPC)。这种结构需要增大材料的界面电阻,强化对多硫化物的导电能力,提升活性物质的利用率,使得电池在8@ImIP2C的倍率下平稳循环800圈以后,仍能超过562mAhg-1的比容量,电化学性能显著高于传统谓之原子掺入的碳材料。上述研究工作公开发表在《先进设备功能材料》(Adv.Funct.Mater.2019,29,1902322.DOI:10.1002/adfm.201902322),文章的第一作者是李忠林。

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