Yüksek enerji yoğunluklu lityum sülfür pilin araştırma süreci
Katot malzemesi kükürt yüksek teorik özgül kapasite, bol doğal rezerv, düşük maliyet ve çevre dostu olma gibi önemli avantajlara sahip olduğundan, lityum-kükürt piller en umut verici yeni nesil enerji depolama sistemi olarak kabul edilir. Kükürt katodu oluşturmak için kükürt ana gövdesi olarak iletken karbonlu malzemenin kullanıldığı geleneksel yöntemde, düşük kutuplu karbon ve yüksek kutuplu LiPS arasındaki zayıf etkileşim nedeniyle, karbon esaslı malzemenin sağladığı fiziksel izolasyon ve fiziksel adsorpsiyon, pil kapasitesinin düşmesini önlemede etkilidir. Etki, özellikle yüksek yüklü sülfür elektrotları için sınırlıdır. Ek olarak, karbon bazlı materyallerin ve LiPS'nin zayıf afinitesi de etkili arayüzey yük transferini engeller ve sülfür türlerinin reaksiyon kinetiğini yavaşlatır. Dahası, büyük miktarda düşük musluk yoğunluklu karbonun varlığı, pilin hacimsel enerji yoğunluğunu büyük ölçüde feda eder. Yüksek alan ve hacim kapasitesi elde etmek için iletken karbonun yerini alacak yüksek iletkenliğe ve bol miktarda maruz kalan aktif alanlara sahip bir sülfür konakçı malzemenin tasarlanması büyük önem taşımaktadır.
Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (21601191, 21673241, 21471151), Çin Bilimler Akademisi Stratejik Önde Gelen Bilim ve Teknoloji Projesi (XDB20000000) ve Fujian Eyaleti Doğal Bilimler Vakfı (2018J01030), Fujian Maddenin Yapısal Kimya Enstitüsü Eyalet Anahtar Laboratuvarı'nda araştırmacı olan Wang Tiggonun araştırma grubu, sodyum aljinat tarafından indüklenen bir kimyasal bağ uyarlama stratejisini benimsedi ve yüksek kükürt yükleme koşulları altında aktif maddelerin kükürt giderimini sağlamak için MXene bazlı Ti3C2Tx (Tx, yüzey fonksiyonel grubu anlamına gelir) nanodot-dağılmış Ti3C2Tx nanosheets (TCD-TCS) önerdi. Alan tespitini ve dönüşümünü sınırlayın. TCD-TCS'deki bol yüzey polarite bölgeleri, elektrotun yapısal bütünlüğünü geliştirir ve karbon bazlı malzemelerin ve iletken katkı maddelerinin olmaması, pozitif elektrot malzemesini yüksek kademe yoğunluğuna sahip yapar. TCD-TCS / S elektrodu, 1,8 mg cm-2'lik orta derecede kükürt yüklemesinde neredeyse teorik olarak spesifik deşarj kapasitesi sergiler. 13.8mg cm-2'lik yüksek kükürt yükü altında ultra-yüksek kapasite (1957mAh cm-3) ve yüksek alan kapasitesi (13.7mAh cm-2) aynı anda gerçekleştirilmektedir. Deşarj sırasında kükürt çökeltme mekanizmasının incelenmesi, MXene temelli nanodotların ve nano yaprakların Li-S pillere entegrasyonunun önemini göstermektedir. Yukarıdaki çalışma ACS Nano'da (Ultra İnce Ti3C2 MXene Nanodots-Interspersed Nanosheet for High-Energy-Density Lithium-Sulfur Battery, ACS Nano, 2019, 13, 3608-3617) yayınlanmıştır. Makalenin ilk yazarı, yardımcı araştırmacı Xiao Zhubing'dir.
Daha önce Xiao Zhubing ve arkadaşları, lityum-sülfür pillerin alan kapasitesini ve hacim kapasitesini iyileştirmek için herhangi bir karbon iletken katkı maddesi içermeyen çiçek şeklindeki gözenekli Ti3C2Tx (FLPT) tabanlı katot sistemleri kullanarak lityum sülfür pillerin alan kapasitesini ve hacim kapasitesini iyileştirmeyi amaçladı. Çift iyileştirme (ACS Nano, 2019, 13, 3404-3412). Ayrıca, pil alanı kapasitesini ve yüksek akım deşarj kapasitesini artırmak için lityum sülfür pil katotlarında katkı maddesi olarak yüksek iletkenliğe sahip geçiş metal sülfidleri (TiS2 ve NbS2) kullanılmıştır (Energy Storage Mater. 2018, 12, 252-259; ACS Nano 2017, 11 , 8488-8498; ACS Appl. Mater. Interfaces2017, 9, 18845-18855). İndirgenmiş grafen oksit / vanadyum sülfit (rGO / VS2) kompozit malzemesi hidrotermal yöntemle elde edilerek üçlü kükürt katot sistemine uygulandı ve hacim enerji yoğunluğunu gerçekleştiren kapalı dolgulu sandviç yapılı rGO / VS2-S katot malzemesi hazırlandı. (Adv. Energy Mater. 2018, 7, 1702337) 'deki önemli artış.
Fujian Fizik Enstitüsü, yüksek enerji yoğunluklu lityum-kükürt pillerde ilerleme kaydetti
Kaynak: Fujian Maddenin Yapısı Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi
İpuçları: Yakın zamanda WeChat resmi hesap bilgi akışı revize edildi. Her kullanıcı, büyük kartlar şeklinde görüntülenecek olan sık okuma abonelik numaralarını ayarlayabilir. Bu nedenle, "Çin Bilimler Akademisinin Sesi" makalesini kaçırmak istemiyorsanız, şunları yapmalısınız: "Çin Bilimler Akademisinin Sesi" genel hesabına girin sağ üst köşedeki menüyü tıklayın "Yıldız Olarak Ayarla" yı seçin
