浙江工业大学Yuan, Huadong：Mo2C团簇负载碳支架形成二维非晶态硫化锂，用于高性能锂硫电池
论论资讯 ｜ 2024-04-26 ｜
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Formation of 2D Amorphous Lithium Sulfide Enabled by Mo<sub>2</sub>C Clusters Loaded Carbon Scaffold for High-Performance Lithium Sulfur Batteries
Yuan Huadong; Zheng Jianhui; Lu Gongxun; Zhang Liang; Yan Tianran; Luo Jianmin; Wang Yao; Liu Yujing; Guo Tianqi; Wang Zhongchang; Nai Jianwei; Tao Xinyong
Published：2024-04-25
DOI：10.1002/adma.202400639
研究背景
随着社会对清洁能源需求的增加，锂硫（Li-S）电池作为下一代储能系统备受关注。然而，由于硫的沉积/溶解速度缓慢，导致锂硫电池的实际应用受到限制。
研究内容
这项研究发表在《Advanced materials》期刊上，题为《利用Mo<sub>2</sub>C团簇负载碳支架形成二维无定形硫化锂，提升锂硫电池性能》。研究团队报道了一种具有叶片状碳支架（LCS）并经过Mo<sub>2</sub>C团簇修饰（Mo<sub>2</sub>C@LCS）的硫粉宿主材料。在循环过程中，Mo<sub>2</sub>C@LCS/电解质界面上的可分解Mo离子被检测到，表现出与锂离子对硫化锂阴离子的竞争结合能力，破坏了结晶硫化锂的沉积行为，并趋向于将硫化锂的结构转变为无定形。通过相关电化学研究和第一原理计算，揭示了无定形硫化锂的形成显著改善了硫化锂沉积和分解的动力学。因此，得到的Mo<sub>2</sub>C@LCS/S正极在高质量负载为9.5 mg cm<sup>-2</sup>时，经过700个循环后，显示出极低的容量衰减速率为每个周期0.015%。更令人振奋的是，也可以实现61.2 mg cm<sup>-2</sup>的超高硫负载。这项工作定义了一种有效的策略，推动了Mo<sub>2</sub>C@LCS宿主材料用于锂硫电池的商业化。
研究意义
这项研究为提升锂硫电池性能提供了新的技术途径。通过改善硫化锂的结构，促进了硫化锂的沉积和分解动力学，从而实现了更高效的能量存储和释放。这一创新有望推动锂硫电池技术的商业化进程，为清洁能源领域的发展做出贡献。
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