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基于团簇类分子的锂硫电池正极材料

发布时间:2022-07-29    来源:金年会体育·(中国)有限公司官网46114

本文摘要:章节目前,锂离子电池普遍应用于各种便携式电子设备、电动汽车中,但随着这些设备的大大发展,锂离子电池慢慢无法符合社会的发展必须。

章节目前,锂离子电池普遍应用于各种便携式电子设备、电动汽车中,但随着这些设备的大大发展,锂离子电池慢慢无法符合社会的发展必须。为了更进一步扩展锂离子电池的应用于前景,各种体系的电池获得了研究人员的注目。

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其中,锂硫电池日益受到人们的推崇。锂硫电池是以硫元素作为电池负极材料,金属锂作为负极材料的一种锂电池。单质硫在地球中储量非常丰富,具备价格低廉、环境友好等特点。利用硫作为负极材料的锂硫电池,其材料理论比容量和电池理论比能量较高,分别超过1675mAh/g和2600Wh/kg,完全是传统负极材料如过渡性金属氧化物、磷酸盐材料理论比容量的10倍;此外,硫还具备价格低廉、环境友好等优点,是一种十分有前景的锂电池。

成果概述近日,厦门大学化学化工学院董全峰教授课题组与英国格拉斯哥大学LeroyCronin教授课题组在锂硫电池研究方面获得新进展,涉及成果以“StrategiestoExploreandDevelopReversibleRedoxReactionsofLi-SinElectrodeArchitecturesusingSilver-PolyoxometalateClusters”为题公开发表在JACS上(DOI:10.1021/jacs.8b0041)。在此之前,董全峰教授课题组对锂硫电池硫填充负极材料积极开展了系统的研究。前期通过原位拉曼技术并融合理论计算出来探究锂硫电池的反应机理,证实对载硫基体材料的掺入氮标记可实现单质硫作为负极活性材料的原始充放电循环(Chem.Mater.,2015,27,2048?2055);随后首次将Co-N的协同催化剂效应顺利应用于S的水解还原成过程,明确提出了“多功能,双催化剂”的概念(EES,2016,9,1998-2004);在提升填充负极材料硫含量的基础上,该课题组首次制取出非碳类介孔Co4N微球构建了超过95%的载硫量(ACSNano,2017,11,6031-6039)。

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过渡性金属多酸氧化物(POMs)是一类具备纳米尺寸的分子团簇材料,具备共轭多电子反应的特性,被形象的称作“电子海绵”,由于它可以共轭的储存离子和电子,从而具备沦为较高比容量的储能材料的可行性。该研究首次以多金属氧酸盐分子团簇作为锂硫电池负极基体材料,这种材料(K3[H3AgIPW11O39])同时具备路易斯酸和路易斯碱位,因而具备双位点导电多硫化物的功能,可实现对硫电化学反应过程的高效调控。

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实验结果和DFT理论计算出来指出,Ag(I)的杂金属离子在聚阴离子的骨架结构中,可以调节整个系统对多硫化物的导电以及端点氧原子对锂离子的导电。以其作为骨架材料制取的锂硫电池展现出出有出色的电化学性能。


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