Um material poroso do anfitrião do carbono do nano-cobalto novo para baterias do enxofre do lítio foi desenvolvido pela Universidade de Pequim

July 25, 2020

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O progresso contínuo da ciência e da tecnologia propôs umas exigências mais altas para a tecnologia da bateria de íon de lítio, especialmente no campo do armazenamento de energia em grande escala tal como veículos elétricos, que exige a bateria de íon de lítio nova com densidade de energia mais alta e mais baixo preço. Entre eles, a bateria do enxofre do lítio como um tipo da bateria de íon de lítio da reação do multi-elétron, sua densidade de energia (2600Wh/kg) e a vantagem de preço são distante mais altas do que as baterias comerciais atuais do óxido do cobalto do fosfato e do lítio do ferro do lítio, assim que atraiu a atenção larga. Contudo, há umas séries de problemas no processo de carregamento e de descarregamento, tal como a condutibilidade pobre do enxofre elementar, o efeito do polysulfide intermediário, expansão da canela de volume no processo de carregamento e de descarregamento. Presentemente, os pesquisadores propuseram uma série de estratégias de otimização para os materiais do anfitrião do elétrodo positivo do enxofre, tais como o melhoramento da condutibilidade do elétrodo positivo do enxofre através do carbono poroso e o melhoramento da adsorção do polysulfide com da lubrificação do nitrogênio. Contudo, os efeitos obtidos por vários meios são limitados e o problema não pode fundamentalmente ser resolvido. Consequentemente, um material positivo mais eficaz do anfitrião do elétrodo que combina várias funções é precisado.

 

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Um material novo da bateria do lítio-enxofre

 

Recentemente, o instituto da escola de shenzhen da Universidade de Pequim do grupo de investigação material novo do centro de energia limpa de Feng da bandeja conduzido pelo material do professor um MOF foi preparado com base na responsabilidade comum da gaiola porosa lubrificada nitrogênio do carbono dos nanocrystals do cobalto como um novo tipo de bateria de lítio de materiais do anfitrião, com seus testes eletroquímicos excelentes da caracterização do desempenho encontrados, e incluindo XRD, SEM, TEM, XPS, e uma variedade de meios tais como o cálculo de DFT revelam as razões do desempenho, iluminam os nanocrystals do Co, a dinâmica da adsorção do polysulphide da difusão do íon do lítio e a transformação do papel positivo, porque a preparação do novo tipo de material do cátodo da bateria de lítio fornece um trem de pensamento. O trabalho foi publicado recentemente nos materiais avançados da energia (2020,10 (9), 1903550, IF=24.884), um jornal conhecido no campo de materiais da energia.

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A novidade deste trabalho é que a equipe de investigação USA o zNCO-MOF com área de superfície específica alta para fixar moléculas pequenas da glicose, e então durante o processo da carbonização, a glicose é carbonizada preferencialmente no quadro do carbono da estrutura de SP2 na cavidade de MOF para isolar o metal do cobalto e para aumentar a condutibilidade elétrica. Ao mesmo tempo, uma quantidade apropriada de enxofre pode permitir -- 87 WT % do material ativo do enxofre a ser carregado na gaiola do carbono um pouco do que na superfície, de modo que o esqueleto da gaiola do enxofre e do carbono mantenha uma interação forte. Preparação da equipe de nanocrystals do cobalto com o urso alto da dispersão a carga da lubrificação do nitrogênio da gaiola porosa do carbono como o sulfureto aos materiais ativos do enxofre e de intermediários com o efeito multifuncional, incluindo a melhoria da condutibilidade elétrica, o índice de enxofre alto, o alívio de esforço, a aceleração da dinâmica da difusão do íon do lítio, a transformação rápida do polysulphide catalítico e a adsorção forte de intermediários do polysulfide e assim por diante, eles pode se assegurar de que baterias do enxofre do lítio relação alta do desempenho e da vida de ciclo longa.

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Propriedades eletroquímicas de um lítio novo - material composto do ânodo do enxofre

Ao mesmo tempo, uma série de estudos mostrou que os nanocrystals altamente dispersados do Co levaram dentro o esqueleto não podem somente eficazmente promover a difusão de íons do lítio e dos REDOX do polysulfide, mas igualmente promovem aumentam a absorção do polysulfide. Este trabalho fornece uma referência nova para metais de transição como catalizadores do elevado desempenho para o polysulfide em baterias do enxofre do lítio.

 

Este trabalho foi terminado sob a orientação da bandeja Feng. Os co-primeiros autores deste papel eram estudante doutoral Wang Rui e companheiro pos-doctoral Yang Jinlong, e o professor Xiao Yinguo e a bandeja Feng do professor eram os autores co-correspondentes. Este trabalho foi apoiado pelo programa chave nacional da investigação e desenvolvimento da genética dos materiais, pelo laboratório chave da província de Guangdong e da ciência e pela comissão da inovação da tecnologia de Shenzhen

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