Ένα νέο υλικό οικοδεσποτών άνθρακα νανο-κοβαλτίου πορώδες για τις μπαταρίες θείου λίθιου αναπτύχθηκε από το πανεπιστήμιο του Πεκίνου

Η συνεχής πρόοδος της επιστήμης και της τεχνολογίας έχει υποβάλει τις υψηλότερες απαιτήσεις για την ιονική τεχνολογία μπαταριών λίθιου, ειδικά στον τομέα της μεγάλης κλίμακας ενεργειακής αποθήκευσης όπως τα ηλεκτρικά οχήματα, η οποία απαιτεί τη νέα ιονική μπαταρία λίθιου με την υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα και τη χαμηλότερη τιμή. Μεταξύ τους, η μπαταρία θείου λίθιου ως είδος ιονικής μπαταρίας λίθιου αντίδρασης πολυ-ηλεκτρονίων, ενεργειακής πυκνότητάς της (2600Wh/kg) και πλεονεκτήματος τιμών είναι πολύ υψηλότερη από τις τρέχουσες εμπορικές μπαταρίες οξειδίων κοβαλτίου φωσφορικού άλατος και λίθιου σιδήρου λίθιου, έτσι έχει προσελκύσει την ευρεία προσοχή. Εντούτοις, υπάρχει μια σειρά προβλημάτων στη διαδικασία χρέωσης και εκφόρτισης, όπως η φτωχή αγωγιμότητα του στοιχειώδους θείου, η επίδραση σαϊτών του ενδιάμεσου πολυσουλφιδίου, η επέκταση όγκου στη χρέωση και η διαδικασία απαλλαγής. Αυτή τη στιγμή, οι ερευνητές έχουν προτείνει μια σειρά στρατηγικών βελτιστοποίησης για τα υλικά οικοδεσποτών του θετικού ηλεκτροδίου θείου, όπως η βελτίωση της αγωγιμότητας του θετικού ηλεκτροδίου θείου μέσω του πορώδους άνθρακα και η βελτίωση της προσρόφησης του πολυσουλφιδίου μέσω της νάρκωσης αζώτου. Εντούτοις, τα αποτελέσματα που λαμβάνονται πρόβλημα με τα διάφορα μέσα είναι περιορισμένα και το δεν μπορεί να λυθεί πλήρως. Επομένως, ένα αποτελεσματικότερο θετικό υλικό οικοδεσποτών ηλεκτροδίων που συνδυάζει τις διάφορες λειτουργίες απαιτείται.

Ένα νέο υλικό οικοδεσποτών άνθρακα νανο-κοβαλτίου πορώδες για τις μπαταρίες θείου λίθιου αναπτύχθηκε από το πανεπιστήμιο του Πεκίνου

Ένα νέο υλικό μπαταριών λίθιο-θείου

Πρόσφατα, το ίδρυμα πανεπιστημίου του Πεκίνου η Σχολή της νέας υλικής παν κεντρικής ερευνητικής ομάδας καθαρής ενέργειας Feng που οδηγείται από τον καθηγητή που το ένα υλικό MOF ήταν έτοιμο βασισμένος στην κοινή ευθύνη ναρκωμένου πορώδους κλουβιού άνθρακα nanocrystals κοβαλτίου του άζωτο δεδομένου ότι ένας νέος τύπος της μπαταρίας λίθιου των υλικών οικοδεσποτών, μέσω της άριστης ηλεκτροχημικής δοκιμής χαρακτηρισμού απόδοσής του που βρίσκεται, και με τη συμπερίληψη XRD, των SEM, TEM, XPS, και ποικίλων μέσων όπως ο υπολογισμός DFT αποκαλύπτει τους λόγους της απόδοσης, φωτίζει τα nanocrystals κοβαλτίου, δυναμική προσρόφησης πολυσουλφιδίων της ιονικής διάχυσης λίθιου και ο μετασχηματισμός του θετικού ρόλου, για την προετοιμασία του νέου τύπου του υλικού καθόδων μπαταριών λίθιου παρέχει ένα τραίνο σκέψη. Η εργασία δημοσιεύθηκε πρόσφατα στα προηγμένα ενεργειακά υλικά (2020,10 (9), 1903550, IF=24.884), ένα γνωστό περιοδικό στον τομέα των ενεργειακών υλικών.

Η καινοτομία αυτής της εργασίας είναι ότι οι ΧΡΗΣΕΙΣ zNCO-MOF ερευνητικών ομάδων με την υψηλή συγκεκριμένη επιφάνεια για να προσροφήσουν τα μικρά μόρια γλυκόζης, και έπειτα κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ανθράκωσης, γλυκόζη ανθρακώνονται κατά προτίμηση SP2 στο πλαίσιο άνθρακα δομών στην κοιλότητα MOF για να απομονώσουν το μέταλλο κοβαλτίου και να ενισχύσουν την ηλεκτρική αγωγιμότητα. Συγχρόνως, ένα κατάλληλο ποσό θείου μπορεί να επιτρέψει -- 87 % σε βάρος του ενεργού υλικού θείου που φορτώνεται στο κλουβί άνθρακα παρά στην επιφάνεια, έτσι ώστε ο σκελετός κλουβιών θείου και άνθρακα διατηρεί μια ισχυρή αλληλεπίδραση. Η προετοιμασία ομάδας των nanocrystals κοβαλτίου με την υψηλή διασπορά αντέχει το φορτίο της νάρκωσης αζώτου του πορώδους κλουβιού άνθρακα πώς σουλφίδιο στα ενεργούς υλικά και τους μεσάζοντες θείου με την πολυσύνθετη επίδραση, συμπεριλαμβανομένης της βελτίωσης της ηλεκτρικής αγωγιμότητας, της υψηλής περιεκτικότητας σε θείο, της ανακούφισης πίεσης, της επιτάχυνσης της ιονικής δυναμικής διάχυσης λίθιου, του καταλυτικού γρήγορου μετασχηματισμού πολυσουλφιδίων και της ισχυρής προσρόφησης των μεσαζόντων πολυσουλφιδίων και ούτω καθεξής, μπορούν να εξασφαλίσουν ότι υψηλή αναλογία μπαταριών θείου λίθιου της απόδοσης και της μακριάς ζωής κύκλων.

Ένα νέο υλικό οικοδεσποτών άνθρακα νανο-κοβαλτίου πορώδες για τις μπαταρίες θείου λίθιου αναπτύχθηκε από το πανεπιστήμιο του Πεκίνου
Ηλεκτροχημικές ιδιότητες ενός νέου λίθιου - σύνθετο υλικό ανόδων θείου

Συγχρόνως, μια σειρά μελετών έχει δείξει ότι τα ιδιαίτερα διασκορπισμένα nanocrystals κοβαλτίου που φέρονται στο σκελετό μπορούν όχι μόνο αποτελεσματικά να προωθήσουν τη διάχυση των ιόντων λίθιου και τις ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΈΣ του πολυσουλφιδίου, αλλά και να ενισχύσουν περαιτέρω την απορρόφηση του πολυσουλφιδίου. Αυτή η εργασία παρέχει μια νέα αναφορά για τα μέταλλα μετάβασης ως καταλύτες υψηλής επίδοσης για το πολυσουλφίδιο στις μπαταρίες θείου λίθιου.

Αυτή η εργασία ολοκληρώθηκε κάτω από την καθοδήγηση παν Feng. Οι ομο-πρώτοι συντάκτες αυτού του εγγράφου ήταν διδακτορικός σπουδαστής WANG Rui και μεταδιδακτορικό συντροφικό Yang Jinlong, και ο δάσκαλος Xiao Yinguo και ο δάσκαλος παν Feng ήταν οι ομο-αντίστοιχοι συντάκτες. Αυτή η εργασία έχει υποστηριχθεί από την εθνικό βασικό έρευνα και το πρόγραμμα ανάπτυξης της γενετικής εφαρμοσμένης μηχανικής υλικών, το βασικό εργαστήριο της επαρχίας Γκουαγκντόνγκ και της επιστήμης και την Επιτροπή καινοτομίας τεχνολογίας Shenzhen