Ein Kohlenstoff-Wirtsmaterial des neuen Nano-kobalt poröses für Lithiumschwefelbatterien wurde durch Universität von Peking entwickelt

Der ununterbrochene Fortschritt des Wissenschaft und Technik hat höhere Anforderungen für Lithium-Ionen-Batterie-Technologie, besonders auf dem Gebiet des umfangreichen Energiespeichers wie Elektro-Mobile vorgebracht, der neue Lithium-Ionen-Batterie mit Dichte der höheren Energie und niedrigerem Preis erfordert. Unter ihnen ist Lithiumschwefelbatterie als Art Multielektronreaktionslithium-ionen-batterie, seine Energiedichte (2600Wh/kg) und Preisvorteil weit höher als die gegenwärtigen Lithiumeisenphosphat- und -lithiumkobaltoxidhandelsbatterien, also hat er breite Aufmerksamkeit erregt. Jedoch, gibt es Reihen Probleme im Aufladungsund Entladungsprozeß, wie schlechter Leitfähigkeit des elementaren Schwefels, Shuttleeffekt des Zwischenpolysulphons, Volumenausdehnung im Aufladungsund Entladungsprozeß. Zur Zeit haben Forscher eine Reihe Optimierungsstrategien für die Wirtsmaterialien der positiven Elektrode des Schwefels, wie Verbessern der Leitfähigkeit der positiven Elektrode des Schwefels durch porösen Kohlenstoff und Verbessern der Aufnahme des Polysulphons durch Stickstoffdoping vorgeschlagen. Jedoch sind die Effekte, die mit verschiedenen Mitteln erhalten werden, begrenzt und das Problem kann nicht grundlegend gelöst werden. Deshalb ist ein effektiveres positives Elektrodenwirtsmaterial, das verschiedene Funktionen kombiniert, erforderlich.

Ein Kohlenstoff-Wirtsmaterial des neuen Nano-kobalt poröses für Lithiumschwefelbatterien wurde durch Universität von Peking entwickelt

Ein neues Lithiumschwefelbatteriematerial

Vor kurzem basierte das Institut von Universität von Pekings-Shenzhen-Hochschule für Aufbaustudien neuen materiellen Pans Feng, den die saubere Energie-Center-Forschungsgruppe, die durch Material Professors einer MOF geführt wurde, vorbereitet wurde, auf der allgemeinen Verantwortung lackierten porösen Kohlenstoffkäfigs der Kobaltnanokristalle des Stickstoff als neuer Typ Lithium-Batterie von Wirtsmaterialien, durch seine ausgezeichnete elektrochemische gefundene Leistungskennzeichnungsprüfung, und von der Einbeziehung von XRD, stellt SEM, TEM, XPS, und eine Vielzahl von Durchschnitten wie DFT-Berechnung aufdeckt die Gründe der Leistung, belichtet die Co-Nanokristalle, Polysulphonaufnahmedynamik der Lithiumionendiffusion und Umwandlung der positiven Rolle, denn die Vorbereitung vom neuen Typ des Lithium-Batterie-Kathodenmaterials a zur Verfügung Zug des Gedankens. Die Arbeit wurde vor kurzem in modernen Energie-Materialien (2020,10 (9), 1903550, IF=24.884), eine weithin bekannte Zeitschrift auf dem Gebiet von Energie-Materialien veröffentlicht.

Die Neuheit dieser Arbeit ist, dass das Forschungsteam zNCO-MOF mit hoher spezifischer Fläche BENUTZT, um kleine Moleküle der Glukose zu adsorbieren, und dann während des Karbonisierungsprozesses, wird Glukose vorzugsweise in SP2-Strukturkohlenstoffrahmen im MOF-Hohlraum karbonisiert, um Kobaltmetall zu lokalisieren und elektrische Leitfähigkeit zu erhöhen. Gleichzeitig kann eine passende Menge Schwefel ermöglichen -- 87 WT % aktives im Kohlenstoffkäfig geladen zu werden Schwefelmaterial, eher als auf der Oberfläche, damit Schwefel- und Kohlenstoffkäfigskelett eine starke Interaktion beibehalten. Teamvorbereitung von Kobaltnanokristallen mit hohem Streuungsbären die Last des Stickstoffdopings des porösen Kohlenstoffkäfigs, wie Sulfid zu den aktiven Materialien des Schwefels und von Vermittlern mit Multifunktionseffekt, einschließlich die Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit, des hohen Schwefelgehalts, des Druckentlastens, des Beschleunigens von der Lithiumionendiffusionsdynamik, der schnellen Umwandlung des katalytischen Polysulphons und der starken Aufnahme der Polysulphonvermittler und so weiter, sie dieses Lithiumschwefel-Batteriehoher anteil Leistung und langes Zyklusleben sicherstellen kann.

Ein Kohlenstoff-Wirtsmaterial des neuen Nano-kobalt poröses für Lithiumschwefelbatterien wurde durch Universität von Peking entwickelt
Elektrochemische Eigenschaften eines neuen Lithiums - zusammengesetztes Anodenmaterial des Schwefels

Gleichzeitig haben eine Reihe Studien gezeigt, dass die in hohem Grade zerstreuten Co-Nanokristalle herein das Skelett können die Diffusion von Lithiumionen und von REDOXREAKTIONEN des Polysulphons nicht nur effektiv fördern, aber fördern auch erhöhen die Absorption des Polysulphons trugen. Diese Arbeit stellt einen neuen Hinweis für Übergangsmetalle als Hochleistungskatalysatoren für Polysulphon in den Lithiumschwefelbatterien zur Verfügung.

Diese Arbeit wurde unter Führung Pans Feng abgeschlossen. Die mit-ersten Autoren dieses Papiers waren Doktorand Wang Rui und promovierter wissenschaftlicher Mitarbeiter Yang Jinlong, und Lehrer Xiao Yinguo und Lehrer Pan Feng waren die mit-entsprechenden Autoren. Diese Arbeit ist vom nationalen Schlüsselforschung und entwicklung Programm von Materialgentechnik, vom Schlüssellabor des Provinz Guangdongs und von der Wissenschaft und Technik-Innovations-Kommission von Shenzhen gestützt worden