孙学良最新Small Methods: 通过增材制造和化学强化正极实现高性能锂硫电池

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孙学良最新Small Methods: 通过增材制造和化学强化正极实现高性能锂硫电池
为了提高锂硫（Li-S）电池正极的可逆容量和长期循环稳定性，学界已经做了大量的研究。然而，在高硫负载下，由于穿梭效应和较差的Li+传输，在循环过程中容易发生不可逆的Li容量损失仍然是个挑战。
孙学良最新Small Methods: 通过增材制造和化学强化正极实现高性能锂硫电池
为了应对上述挑战，加拿大西安大略大学孙学良教授等人采用双机制方法开发了一种化学和物理增强的Li-S正极。
一方面，增材制造用于在高硫负载正极内构建大量微通道，从而实现理想的多硫化锂沉积机制并改善Li+和电子运输。同时，硫化钴（CoSx）被掺入正极组合物中，并在循环过程中表现出对多硫化锂的强吸附行为。
孙学良最新Small Methods: 通过增材制造和化学强化正极实现高性能锂硫电池
图1. 高负载锂硫电池的电化学性能
因此，通过物理和化学增强的锂硫正极的设计获得了优异的电化学性能。在硫负载为8 mg cm-2的条件下，所报道的电极初始容量为 1118.8 mAh g-1，电流密度为3 mA cm-2时循环150次后可逆容量为 771.7 mAh g-1。
这项工作表明，增材制造（3D打印）的化学强化硫正极是实现高性能锂硫电池的可行途径。
孙学良最新Small Methods: 通过增材制造和化学强化正极实现高性能锂硫电池
图2. CoSx在LiPS溶解中的吸附示意图及XANES测试
Realizing High-Performance Li-S Batteries through Additive Manufactured and Chemically Enhanced Cathodes, Small Methods 2021. DOI: 10.1002/smtd.202100176

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