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催化添加剂(MOB)改善锂硫电池电化学性能

2020-09-02 来源:转载自第三方

锂硫电池充放电过程中多硫化锂的溶解和"穿梭效应"导致活性物质不可逆损失,这被认为是造成锂硫电池容量快速衰减、库伦效率低的主要原因。通过构建安全高效的添加剂以保护电池电极,成为改成多硫化锂转化率,突破锂硫电池实际应用限制壁垒的有效手段。

近日,《先进材料》报道,美国得克萨斯大学奥斯汀分校研究人员为改善多硫化锂溶解和穿梭效应,制备了一种硫正极的有效的催化添加剂——亲水性硼化钼纳米颗粒(MoB)。

研究人员将无水氯化钼(MoCl5),硼(B)和锡(Sn)充分混合,压成颗粒,然后密封在石英安瓿瓶中。再经热处理和酸处理之后,制备了亲水性硼化钼纳米颗粒。该纳米颗粒外观呈灰色,TEM图像表明,其尺寸在15 nm之内。HRTEM图像显示了α-MoB的高结晶度,其晶格间距为0.27 nm,对应于α-MoB的(103)面。

MoB纳米颗粒的高电导率和丰富的催化活性位使得多硫化锂在高硫负载电极(6.1 mg cm-2)上具有快速的氧化还原动力学。此外,MoB的亲水性和对电解质的良好润湿性可以促进电解质的渗透和多硫化锂的氧化还原,能够保证在稀电解液条件下较高的硫利用率。

这些特性使具有MoB的电池实现了令人印象深刻的电化学性能,包括高容量(1253 mA hg-1)和超长寿命(1000个周期),而每个循环的容量衰减率仅为0.03%。此外,用MoB添加剂制成的袋式电池可提供947mAhg -1的超高放电容量,对应于约4.8 µL(mA h)-1的低电解液容量比,并且在55个循环下几乎可以保持稳定电解液与硫之比低至4.5µLmg -1的必要条件。


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