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斯坦福大學(xué)崔屹:Ni@HGDY加速Li2S轉(zhuǎn)化動(dòng)力學(xué)!
來(lái)源: 時(shí)間:2023-07-14 09:45:31 瀏覽:1625次

第一作者:Louisa C. Greenburg

通訊作者:崔屹教授

通訊單位:斯坦福大學(xué)

DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c01034




研究背景

鋰-硫(Li-S)電池具有高的理論能量密度和低成本等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是下一代儲(chǔ)能系統(tǒng)的有力候選者。然而,絕緣硫(S)和硫化鋰(Li2S)之間緩慢的轉(zhuǎn)化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和多硫化物的“穿梭效應(yīng)”仍是巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。此外,S和Li2S之間密度差會(huì)在循環(huán)時(shí)引起S正極巨大的體積變化,進(jìn)而造成電極粉化、活性S損失和循環(huán)壽命差等列問題?;诖?,斯坦福大學(xué)崔屹教授團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種負(fù)載鎳的氫取代石墨炔(Ni@HGDY)作為調(diào)控Li2S正極反應(yīng)的催化劑。研究表明這種催化劑能有效加快電子/離子的轉(zhuǎn)移速率,降低反應(yīng)過電位,促進(jìn)Li2S和S之間的可逆轉(zhuǎn)化。該工作突出了Ni作為金屬催化劑的功效,并展示了氫取代石墨炔在儲(chǔ)能應(yīng)用中的潛力。




文章要點(diǎn)

1、作者合成了一種鎳金屬錨定在氫取代石墨炔表面的催化劑,用于改善Li2S正極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。

2、氫取代石墨炔(HGDY)表面豐富的π-π共軛網(wǎng)絡(luò)能加快電子傳導(dǎo),同時(shí)乙炔連接體之間的大的孔隙(16.3 ?)也有利于增強(qiáng)鋰離子擴(kuò)散。

3、Ni@HGDY催化劑提供了高密度的反應(yīng)活性位點(diǎn),Ni中心能催化Li2S和S的相互轉(zhuǎn)化,同時(shí)HGDY共軛單元能誘捕多硫化物,從而協(xié)同地增強(qiáng)Li2S正極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。




圖文展示

圖1. Ni@HGDY催化劑的設(shè)計(jì)和作用機(jī)制

圖2. Ni@HGDY催化劑的合成過程和結(jié)構(gòu)表征

圖3. Ni@HGDY對(duì)提升Li2S正極轉(zhuǎn)化的作用

圖4. Ni@HGDY顯著提升Li2S正極電化學(xué)性能

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