产业技术研究院孙林课题组J. Mater. Chem. A:NiS-NiTe2异质结构改性隔膜界面协同作用促进锂硫电池硫氧化还原动力学研究

作者: 孙林   审核人: 严金龙   文章来源: 产业技术研究院    点击数:   发布时间: 2024-03-29

锂硫(Li-S)电池具有理论能量密度高(2600 Wh kg-1)和低成本的特点,是最有前途的下一代电池系统之一。然而,其商业化进展仍受到多种因素的制约。锂硫电池中的“穿梭效应”是限制其实际应用的关键瓶颈。尽管隔膜不是电池内的活性组件,但其在影响电池循环寿命和安全性等方面的作用不容小觑。传统隔膜具有孔径大、疏水性强等缺点,无法有效抑制多硫化物穿梭和抵抗电解液渗透。因此,对锂硫电池隔膜进行界面工程设计势在必行。这不仅改变了隔膜对多硫化物的吸附能力及其保留电解质的能力,而且还增加了空间阻力,有利于抑制多硫化物穿梭并提高硫的利用率。此外,隔膜的界面工程可以在一定程度上抑制锂枝晶的生长。

     近日,我室孙林课题组和常州大学陈若愚教授团队以及南京大学金钟教授团队合作,通过溶剂热合成、硫化和碲化工艺的结合,成功地开发了一种高效的NiS-NiTe2异质结构,作为高性能Li-S电池传统PP隔膜的功能层。形成的NiS-NiTe2异质结构增强了对多硫化物的化学亲和力,加速了硫的吸附-催化转化。PP隔膜修饰NiS-NiTe2异质结材料后组装成锂硫电池,在0.5 C下循环200次后依然能保持有750 mAh g-1的高比容量,在2 C下可提供480 mAh g-1的高倍率性能。

     该工作以“Promoting Overall Sulfur Redox Kinetics for Li-S Batteries via Interfacial Synergy in a NiS-NiTe2 Heterostructure-Modified Separator”为题,在线发表在Journal of Materials Chemistry A,我校联合培养博士研究生谢杰为第一作者,我室孙林老师为通讯作者。此项研究得到了国家自然科学基金(项目编号:52202309)、江苏高校“青蓝工程”人才项目、江苏省碳达峰碳中专项创新基金(项目编号:BK20220008)、配位化学国家重点实验室开放课题(编号:SKLCC2308)等经费支持。

     文章链接:https://doi.org/10.1039/D4TA00036F

1 NiS-NiTe2异质材料示意图

2 电化学性能测试。



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