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物構(gòu)所王瑞虎AM: 同時提高鋰硫電池能量密度和壽命的親硫CoB異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米片的界面電子工程

高重量、面積和體積容量以及長壽命是鋰硫（Li-S）電池在緊湊空間中應(yīng)用的關(guān)鍵指標(biāo)，開發(fā)同時實現(xiàn)高重量、面積和體積容量以及高倍率和循環(huán)穩(wěn)定性性能的新型電極材料仍然是一項艱巨的挑戰(zhàn)。

在此，中科院福建物構(gòu)所王瑞虎研究員等人通過熔鹽輔助策略使用ZIF-8作為前驅(qū)體構(gòu)建了一種由硼化鈷 (CoB) 和硼共摻雜多孔碳 (NBC) 組成的新型異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米片。

NBC和CoB之間的界面電子相互作用在界面區(qū)域誘導(dǎo)電荷重新分布，這加速了離子/電子傳輸和固體硫物種的均勻沉積。而 CoB/NBC良好的催化效果和二元親硫性極大地促進了氧化還原動力學(xué)和對多硫化物的化學(xué)吸附，即使在高硫含量、硫負(fù)載和高速率下也是如此。

圖1. 合成NBC和CoB/NBC的示意圖

因此，CoB/NBC-S電極表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，在5 C高倍率下超長1500次循環(huán)中平均容量衰減為0.013%。此外，具有82 wt% 的高硫含量和5.8 mg cm^-2 的高硫負(fù)載的該電極在0.1 C下仍能提供1309 mA hg^-1的重量容量、7.59 mAh cm^-2的面積容量和1355 mAh cm^-3的體積容量，可以與報道的最先進的硫正極納米片相媲美。

該研究為設(shè)計金屬硼化物異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米片以實現(xiàn)鋰硫電池的高能量密度和長壽命提供了新方法。

圖2. CoB/NBC-S電極的電化學(xué)性能

The Interfacial Electronic Engineering in Binary Sulfiphilic Cobalt Boride Heterostructure Nanosheets for Upgrading Energy Density and Longevity of Lithium-Sulfur Batteries, Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202102338

原創(chuàng)文章，作者：科研小搬磚，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://m.xiubac.cn/index.php/2023/10/23/3d47177073/

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