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近日，華東理工大學(xué)化工學(xué)院功能炭材料研究團隊在鋰硫電池隔膜涂層改性方面取得新進展。相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進能源材料》上。
鋰硫電池超高的能量密度及環(huán)境友好等優(yōu)勢，使其成為繼鋰離子電池之后最具應(yīng)用前景的電化學(xué)儲能體系之一。但鋰硫電池目前存在的關(guān)鍵問題是放電過程中，正極單質(zhì)硫會形成多硫化鋰中間產(chǎn)物，而多硫化鋰易溶于醚類電解液，且商用聚丙烯隔膜的孔徑又大于多硫離子的動力學(xué)直徑，導(dǎo)致多硫化鋰在充放電過程中發(fā)生穿梭效應(yīng)。鋰離子與多硫化鋰之間的催化反應(yīng)動力學(xué)，又是影響正極單質(zhì)硫有效利用率、有效載硫量及其電化學(xué)性能的關(guān)鍵因素。為此，研究團隊設(shè)計并合成了Mo?C–MoS?面內(nèi)二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)以用作隔膜涂層材料，并顯著提升了炭黑/硫正極的綜合電化學(xué)性能。
這種結(jié)構(gòu)加速了固態(tài)硫化鋰的均勻沉積與溶解，提高了電子和離子的遷移/擴散速率，并對固態(tài)硫化鋰、可溶性多硫化鋰呈現(xiàn)較高的催化氧化還原活性。因此，該研究成果通過提高可溶性多硫化鋰的催化反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化效率，大幅提升了炭黑/硫正極的長循環(huán)容量和大電流倍率性能。
該研究為面內(nèi)二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)的界面結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了一種新方法，也為同類型二維材料的結(jié)構(gòu)控制及其在電子、光電子、能量存儲和轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域中的應(yīng)用提供參考。
