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阳离子掺杂ZnS催化剂助力Li-S电池多硫化物转化
材料人测试客服小陈     13天前 微信扫码分享 登录后可收藏  
应用场景:
锂-硫电池
关键性能:
在2 C倍率下超过1500次循环时,每次循环仅有0.033%的超低容量衰减率
产品介绍:

中科院过程工程研究所张会刚研究员和美国阿贡国家实验室陆俊研究员(共同通讯作者)等人报道了一项关于多硫化物吸附如何决定催化活性的基础研究。通过研究一系列过渡金属掺杂剂(Mn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+或Cu2+)在硫化锌(ZnS)晶格中的活性,作者发现增强吸附并不一定会提高催化活性。特别是,当多硫化物(Li2S2/Li2S)的解吸速率受限时,Li2S2/Li2S的强吸附可能会导致催化剂的钝化。只有对多硫化物进行介质吸附才能提高Li2S4的转化率,同时促进Li2S2/Li2S的解吸,从而表现出最高的催化活性。其中,在吸附活性与吸附强度之间呈显出火山趋势。利用这种相关性,作者开发了出一种高效催化剂Co0.125Zn0.875S,并将其应用于Li-S电池。所制备的Li-S电池在2 C倍率下超过1500次循环时,每次循环仅有0.033%的超低容量衰减率。在高S负载量(7 mg cm-2)下,使用Co0.125Zn0.875S的Li-S电池可以在1 C倍率下保持513.2 mAh g-1的高容量,以及稳定循环超过200次,如此高的活性是通过简单的二元化合物不能实现的。作为活性调节策略,吸附和催化之间揭示的联系为分析多硫化物转化和设计高效催化剂提供了合理的观点。考虑到Co资源相对较高的成本和有限的可用性,这些设计原则可以在未来进一步应用于开发无Co催化剂。研究成果以题为“Cation-doped ZnS catalysts for polysulfide conversion in lithium-sulfur batteries”发布在国际著名期刊Nature Catalysis上。

产品来源:
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