联系咱们  |  网站地图  |  
站内搜刮:
首页 简介 办理部门 科研部门 支撑部门 研究步队 科研功能 功能转化 研究生教育 党建与立异文化 科普 消息公开 OA系统
科研动态
上海平博地址氟/硫基正...
上海平博所人工晶体研究...
上海平博所机关召建国度...
国度重点研发筹算“高机能...
上海平博地址高机能锂氧...
上海平博所采用界面包覆...
上海平博所采用3D打印制...
上海平博地址高机能Yb:L...
国度重点研发筹算“宽幅变...
上海平博所青促会赴深圳...
上海平博所举办第六期“...
加拿大魁北克大学国立科学...
加州大学伯克利分校吴军桥...
上海平博所承办第111期...
华南理工大学夏志国教授与...
此刻位置:首页>新闻动态>科研动态
上海平博地址高负载大倍率锂硫电池的正极异质掺杂骨架研究中取得系列进展
2019-09-06 08:04:34 | 【 【打印】【封闭】

  挪动电子设备、低排放电动车和智能电网等使用对储能系统的能量密度提出了更高的要求,促使人们不竭摸索能够大概超出现有锂离子电池的新型电池系统。基于多电子转换反映的锂硫电池由于其高能量密度(2567 Wh/kg)和本钱丰盛性而展现出不凡的潜力。然而,单质硫及其放电产物(Li2S2/Li2S)的绝缘性、充放电过程中由可溶多硫化锂惹起的“穿越效应”、电极体积膨胀等错误谬误极大障碍了锂硫电池系统的贸易化成长。将杂原子或者金属纳米粒子作为活性位点掺杂入异形多孔碳框架能够无效地处理上述问题,在确保平均负载高含量硫和优良导电性的同时,又一次能够化学地吸附多硫化物,无效地限制“穿越效应”,并且加快催化多硫化物转换反映,提高倍率机能(Journal of Energy Chemistry 20193894-113)。近期,中国科学院上海平博研究所李驰麟研究员率领的团队在高负载大倍率锂硫电池正极的异质掺杂骨架的合成设想方面取患了系列研究进展,相关功能先后颁发在Energy Storage MaterialsACS Nano等期刊上。 

  中空碳球由于优良的导电性、高的比概况积、可调的孔布局和低的密度,是高载量硫宿主材料的抱负之选。今朝,中空碳球次要由模板法制得,过程复杂且试剂无害。该团队供给了一种基于自牺牲模板法合成N/O杂原子双掺杂的中空碳微球的合成方案。采用微米级的球形碳氮聚合物(g-C3N4)作为自牺牲模板和富氮的前驱体,在外层包覆PDA,经由简单的高温碳化方式去除内层的碳氮聚合物模板,同时外部PDA碳化为多孔纳米片,从而获得N/O杂原子双掺杂的中空碳微球(HCMs)。HCMs有着大量多孔纳米片构成的壳,具有高的比概况积(873 m2/g)和孔容(4.84 cm3/g),其NO含量可达5.366.99 atom%。获得的HCMs-S电极由于其物理限制效应、亲锂吸反对催化转化等长处,在2C大倍率下的可逆容量约为900 mAh/g900次轮回后的保留容量约为530 mAh/g。即便在高硫含量(90 %)和载量(4.84 mg/cm2)的前提下,也获患了700 mAh/g的优异可逆容量。持久高倍率的轮回不影响正极端纳米布局Li2S的平均堆积,负极端的锂堆积也没有枝晶生成。该工作斥地了一种可完成微米级C-S颗粒和高载量锂硫电池的简练方式,其碳宿主微布局以二维布局单元自拆卸成的三维骨架为特征,具有丰盛的内部连通的质量/电荷传输通道。相关功能颁发于 Energy Storage Materials 2019, DOI: 10.1016/j.ensm.2019.06.009)上。 

  二维层状多孔碳具有比概况积大、导电性好以及催化活性位点易铺展调控等长处,能够无效地负载硫分子,减缓硫电极的体积膨胀效应,加快电子和离子传输,并且二维层状布局也能够添加多硫化物与催化活性位点的接触。该团队使用MgCl26H2O同时作为高温溶剂和造孔剂,其900 高温碳化富氮的生物质腺嘌呤(Adenine)时起到交联模板传染感动,且辅以少量的CoCl26H2O掺杂,最后获得共掺杂Co/N作为双亲锂-亲硫位的二维层状布局交错的石墨化多孔碳(Co-CNCs),其具有褶皱的全体描绘特征。受益于其丰盛的层间体积、不变的石墨化布局、均布的化学吸附位和电催化活性位点,S@Co-CNCs0.2 C的初始容量为1290.4 mAh/g,在大倍率为2 C时可不变轮回至多600圈,且具有极小的每圈轮回衰减率(0.029 %),其倍率机能测试可容忍20 C的超高倍率。别的,即便在92.33 wt%的超高硫含量时,H-S@Co-CNCs电极能在5 μl/mg极低E/S(电解液体积/硫质量)比下不变倍率轮回;H-S@Co-CNCs9.7 mg/cm2的高面积载量下,以6 mAh/cm2的脸蛋量可不变轮回至多100圈。该复合正极可在大倍率长时间轮回下仍然维持完整的初始描绘,完成平均的S/Li2S 电堆积,并且该锂硫电池的负极无较着枝晶构成。相关功能颁发于ACS Nano2019, 13, 9520-9532)上。 

  相关研究工作获患了国度重点研发筹算、国度天然科学基金等项方针赞助和支撑。   

  附文章链接: 

  https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405829719302934  

  https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b04519 

由多孔纳米片壳层构成的N/O杂原子双掺杂中空碳微球作为高载量锂硫电池的大颗粒正极宿主材料

腺嘌呤衍生、具有双亲锂-亲硫位、二维层状布局交错的多孔碳作为高载量锂硫电池的正极宿主材料

版权所有 中国科学院上海平博研究所 沪ICP备05005480号-1
长宁园区地址:上海市长宁区定西路1295号 德律:86-21-52412990 传真:86-21-52413903 邮编:200050
嘉定园区地址:上海市嘉定区和硕路585号  德律:86-21-69906002 传真:86-21-69906700 邮编:201899