Un matériel poreux de centre serveur de carbone de nouveau nano-cobalt pour des batteries de soufre de lithium a été développé par l'Université de Pékin

July 25, 2020

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Le progrès continu de la science et technologie a proposé des conditions plus élevées pour la technologie de batterie d'ion de lithium, particulièrement dans le domaine du stockage de l'énergie à grande échelle tel que des véhicules électriques, qui exige la nouvelle batterie d'ion de lithium avec la densité de plus haute énergie et le prix inférieur. Parmi eux, la batterie de soufre de lithium comme genre de batterie d'ion de lithium de réaction de multi-électron, sa densité d'énergie (2600Wh/kg) et l'avantage des prix est bien plus haut que les batteries commerciales actuelles d'oxyde de cobalt de phosphate et de lithium de fer de lithium, ainsi il a attiré une attention large. Cependant, il y a des séries de problèmes dans le processus de remplissage et de décharge, tel que la conductivité pauvre du soufre élémentaire, l'effet de navette du polysulfure intermédiaire, expansion de volume dans le processus de remplissage et de décharge. Actuellement, les chercheurs ont proposé une série de stratégies d'optimisation pour les matériaux de centre serveur de l'électrode positive de soufre, tels qu'améliorer la conductivité de l'électrode positive de soufre par le carbone poreux et améliorer l'adsorption du polysulfure par le dopage d'azote. Cependant, les effets obtenus par de divers moyens sont limités et le problème ne peut pas être fondamentalement résolu. Par conséquent, un matériel positif plus efficace de centre serveur d'électrode combinant de diverses fonctions est nécessaire.

 

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Un nouveau matériel de batterie de lithium-soufre

 

Récemment, l'institut du troisième cycle d'université de Shenzhen d'Université de Pékin du nouveau groupe de recherche matériel de centre d'énergie propre de Feng de casserole mené par le matériel du professeur un MOF a été disposé a basé sur la responsabilité commune de la cage poreuse de carbone enduite par azote de nanocrystals de cobalt comme nouveau type de batterie au lithium des matériaux de centre serveur, par son excellent essai électrochimique de caractérisation d'interprétation trouvé, et en incluant XRD, SEM, TEM, XPS, et un grand choix de moyen tel que le calcul de DFT indique les raisons de l'interprétation, illumine les nanocrystals de Co, la dynamique d'adsorption de polysulfure de la diffusion d'ion de lithium et la transformation du rôle positif, parce que la préparation du nouveau type de matériel de cathode de batterie au lithium fournit un train de pensée. Le travail a été récemment édité en matériaux avancés d'énergie (2020,10 (9), 1903550, IF=24.884), un journal bien connu dans le domaine des matériaux d'énergie.

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La nouveauté de ce travail est que l'équipe de recherche EMPLOIE le zNCO-MOF avec la superficie spécifique élevée pour adsorber de petites molécules de glucose, et puis pendant le procédé de carbonisation, le glucose est préférentiellement carbonisé dans le cadre de carbone de structure de SP2 dans la cavité de MOF pour isoler le métal de cobalt et pour augmenter la conductivité électrique. En même temps, une quantité appropriée de soufre peut permettre -- 87 % poids de matériel actif de soufre à charger dans la cage de carbone plutôt que sur la surface, de sorte que le squelette de cage de soufre et de carbone maintiennent une interaction forte. Préparation d'équipe des nanocrystals de cobalt avec le haut ours de dispersion la charge du dopage d'azote de la cage poreuse de carbone comment le sulfure aux matériaux actifs de soufre et des intermédiaires avec l'effet multifonctionnel, y compris l'amélioration de la conductivité électrique, de la teneur en soufre élevée, du recuit de stabilisation, de l'accélération de la dynamique de diffusion d'ion de lithium, de la transformation rapide de polysulfure catalytique et de l'adsorption forte des intermédiaires de polysulfure et ainsi de suite, ils peut s'assurer que des batteries de soufre de lithium rapport élevé des performances et de la longue vie de cycle.

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Propriétés électrochimiques d'un nouveau lithium - matériel composé d'anode de soufre

En même temps, une série d'études a prouvé que les nanocrystals fortement dispersés de Co ont porté dedans le squelette peuvent non seulement effectivement favoriser la diffusion des ions de lithium et des REDOX du polysulfure, mais promeuvent également augmentent l'absorption du polysulfure. Ce travail fournit une nouvelle référence pour des métaux de transition en tant que catalyseurs de haute performance pour le polysulfure dans des batteries de soufre de lithium.

 

Ces travaux ont été terminés sous la direction de la casserole Feng. Les co-premiers auteurs de ce document étaient étudiant au doctorat Wang Rui et boursier post-doctoral Yang Jinlong, et le professeur Xiao Yinguo et la casserole Feng de professeur étaient les auteurs Co-correspondants. Ce travail a été soutenu par le programme principal national de recherche et développement du génie génétique de matériaux, le laboratoire principal de la province du Guangdong et la Commission d'innovation de la science et technologie de Shenzhen

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