商超群Advanced Science:高性能锂硫电池,2C循环1000圈!

本文引入了珊瑚状的CuS来修饰碳纳米管(CNTs),并将其涂在商业隔膜上,作为S正极夹层(PE@CuS/CNTs),以有效地缓解穿梭效应。

商超群Advanced Science:高性能锂硫电池,2C循环1000圈!
多硫化锂(LiPSs)在锂硫电池(LSBs)中的穿梭效应对其电化学性能有不利影响。
武汉工程大学商超群等引入了珊瑚状的CuS来修饰碳纳米管(CNTs),并将其涂在商业隔膜上,作为S正极夹层(PE@CuS/CNTs),以有效地缓解穿梭效应。
商超群Advanced Science:高性能锂硫电池,2C循环1000圈!
图1. 材料制备及表征
作为LSB的功能性夹层,CuS/CNTs有几个优点:
(1)形成上层集流体以保证充分的电子转移;
(2)提供物理屏障以阻碍LiPSs的传输;
(3)通过CuS与多硫化物的强化学键来吸附LiPSs;
(4)当达到对多硫化物阴离子的最大吸附量时,就会形成一个”LiPSs憎恶”的表面,作为一个屏蔽,将多硫化物阴离子限制在正极区域。
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图2. 锂硫电池性能
受益于上述优势,采用PE@CuS/CNTs的LSB在0.5C时显示出1242.4 mAh g-1的初始放电容量(1C=1675 mA g-1),并可保持长期的循环稳定性(2C下1000次循环后为568.5 mAh g-1),对应的超低容量衰减率为每循环0.05%。
此外,基于PE@CuS/CNTs的LSBs表现出高抗自放电能力,并在高硫负载(4.5 mg cm-2)和贫电解液(9.4 mLElectrolyte gS-1)下具有良好的性能。
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图3. 对多硫化物的吸附
The Multi-Functional Effects of CuS as Modifier to Fabricate Efficient Interlayer for Li-S Batteries. Advanced Science 2022. DOI: 10.1002/advs.202204561

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