铁酸镍能提高锂硫电池的容量和循环稳定性

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如果可以实现20%的理论能量密度(2600 Wh / kg或2800 Wh / L),锂硫(Li-S)电池将变得实用。研究人员有志在不久的将来达到500 Wh / kg的能量密度。

与S / CNT相比,S / NiFe2O4具有更高的容量和循环稳定性。

 

南开大学的高学平说:“目前,不能满足500 Wh / L 的体积能量密度。但是很多年前,在商用锂离子电池(LIB)中就已经实现了这种能量密度。锂电池实用的瓶颈。”

本质上,硫的密度比过渡金属氧化物(LIB)中作为阴极的密度低。更糟糕的是,为了提高电化学性能,通常将硫负载到各种轻质碳主体上,导致硫基复合材料的体积容量更低,并破坏了Li-S电池的体积能量密度。

与碳材料相比,重金属氧化物不仅具有良好的多硫化物吸附能力以抑制穿梭效应,而且还有助于获得具有高振实密度的致密硫基复合材料。

高说:“在此基础上,我们通过静电纺丝技术开发了镍铁氧体(NiFe 2 O 4)多孔中空一维纳米纤维。这里使用制备的NiFe 2 O 4纳米纤维作为新型硫磺,以增加硫基复合材料的容积。”

Gao详细介绍了他们的实验:“首先,多硫化物吸附测试表明NiFe 2 O 4对可溶性多硫化物具有很强的化学吸附作用。”

与碳纳米管(CNT)相比,通过密度泛函理论(DFT)计算,证实了LiFe 2 O 8在NiFe 2 O 4的(111)面上的稳定吸附几何形状和吸附能。

结果,S / NiFe 2 O 4复合物的初始放电容量为963.6mAh / g,并且循环稳定性良好。“此外,S / NiFe2O4复合材料的体积容量比S / CNT复合材料高出将近2倍。

S/ NiFe 2 O 4复合材料的抽头密度比S / CNT复合材料大得多也就不足为奇了。”他说。

此外,还研究了其他金属铁氧体MFe 2 O 4(M = Co,Mg,Zn)作为硫的极性主体,结果证实了金属铁氧体在制备具有高重量/体积容量的硫基复合材料方面的优越性。用于具有高重量/体积能量 密度的Li-S电池的潜在应用。

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