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Li-S电池的一种优良硫载体——Ni-Fe层状双氢氧化物空心多面体

        如今,锂硫电池的实际应用仍然受到硫利用率低、循环稳定性差、速率有限和库仑效率低的阻碍,特别是在硫含量高、面质量大的电极膜中。近年来,在提高硫的反应性,减轻多硫化物的溶解方面做了很多尝试,包括调制阴极结构,装饰隔板,引入夹层,开发新的电解质添加剂等。采用中孔或微孔碳作为硫的主体材料是最常用的方法,多孔碳载体不仅可以提高硫阴极的导电性,而且还可以实现对多硫化物的物理吸附。然而,当硫含量达到重量的70%以上时,由于极性多硫化物和非极性碳质基质之间的排斥作用,碳/硫复合阴极通常遭受快速容量衰减。因此, 需要设计合适的硫宿主材料, 为聚硫化物提供更强的吸附和结合, 以实现Li-S电池稳定的长期循环性能。
         2018年河南师范大学等研究者在《Angewandte Chemie》 中一项研究中介绍了一种新型的空心Ni/Fe层状双氢氧化物(LDH)多面体,Ni/Fe LDH电极具有多种优点:(1)Ni/Fe LDH的外壳可以提供充足的亲硫位点,可以化学键合多硫化物;(2)空心结构可以提供充足的内部空间用于负载大量的硫,容纳大的体积膨胀;(3)壳可以限制多硫化物向外扩散,在高的硫负载下也能保证延长循环寿命。
       通过各种表征和测试,结果表明,这种基于Li-S电池的空心Ni/Fe LDH多面体的硫宿主,可以很好地限制聚硫化物的扩散,提高硫的氧化还原反应动力,S@Ni/Fe LDH阴极成功地解决了硫电极的主要问题,电化学性能显著提高,寿命延长1000个周期,性能优良。
(来源:QYIM & AMSC SQ ZHOU编报)

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