锂硫 (Li-S) 电池商业应用的主要障碍在于充放电时体积变化巨大,硫和相关硫化物的导电性差,以及多硫化锂的穿梭效应导致硫负载不足(LiPS)。
近日,郑州大学Bing Ding, Guosheng Shao和东华大学的Peng Zhang等人在Advanced Functional Materials期刊上发表文章,提出了一种通用的“三区域”配置方法,包括:区域 I(硫源区域)、区域 II(LiPS 电催化区域)和区域 III(多功能屏蔽),用于高面积容量的 Li-S 电池。
【本文要点】
要点1、通过密度泛函理论理论模拟和一系列原位实验方法,进一步证实了基于 Sabatier 原理的 Region II 和 Region III 竞争关系的构型机制。
要点2、与传统的机械混合电极结构相比,有序集成的“三区”结构能够有效地防止 LiPS 穿梭,在 10.7 mg cm-2 的硫负载下提供高重量能量密度。
要点3、 软包电池在硫负载量为 108 mg 时可实现 148.15 mAh 的高容量,远远高于大多数以前的电池和软包 Li-S 电池。
此外,令人印象深刻的是,在弯曲甚至部分损坏的情况下,软包电池仍然可以正常工作,显示出相当大的安全性。
Hou, R., Zhang, S., Zhang, Y., Li, N., Wang, S., Ding, B., Shao, G., Zhang, P., A “Three-Region” Configuration for Enhanced Electrochemical Kinetics and High-Areal Capacity Lithium–Sulfur Batteries. Adv. Funct. Mater. 2022, https://doi.org/10.1002/adfm.202200302
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