¿Qué progreso se ha logrado en el estudio de las baterías de litio-azufre de alta densidad energética en el Instituto de estructura física de Fujian?

Las baterías de iones de litio se utilizan ampliamente en nuestra vida diaria. Las baterías de iones de litio convencionales están lejos de satisfacer nuestras necesidades de almacenamiento de energía con la necesidad urgente de dispositivos de almacenamiento de energía de alta capacidad para nuevos dispositivos electrónicos, como dispositivos electrónicos portátiles y vehículos eléctricos. Las baterías de litio-azufre se consideran uno de los sistemas de almacenamiento de alta capacidad más prometedores debido a su alta capacidad específica teórica y densidad de energía, así como las ventajas del bajo costo y el respeto al medio ambiente del azufre. Sin embargo, persisten algunos desafíos técnicos en la comercialización de baterías de litio y azufre, como el aislamiento de azufre y productos de descarga de estado sólido, el efecto lanzadera de los sulfuros polimetálicos solubles y el cambio en el volumen de azufre durante la carga y descarga. Estos problemas generalmente conducen a una baja utilización de azufre, una vida cíclica deficiente e incluso una serie de problemas de seguridad. Cómo aumentar la densidad energética de la batería de litio-azufre y aumentar su estabilidad se ha convertido en uno de los temas candentes de la investigación.

Con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales y el proyecto estratégico líder de ciencia y tecnología de la Academia de Ciencias de China, Wangruihu, investigador del Laboratorio Estatal Clave de Química Estructural en el Instituto de Estructura Material de Fujian de la Academia de Ciencias de China, sintetizó los materiales en capas de óxido de grafeno reducido (rGO-VS2) cargados con sulfuro de vanadio a través de simples reacciones térmicas de agua. Se preparó una serie de materiales de electrodo positivo rGO-VS2 / S de estructura sándwich formados alternando la acumulación cercana de la capa rGO-VS2 y la capa elemental de azufre. La estructura sándwich formada alternando la capa rGO-VS2 con la capa de azufre activo puede resistir los cambios de volumen del material activo durante el ciclo de carga y descarga a través de la expansión de contracción elástica en la dirección tridimensional.

Al mismo tiempo, debido a la alta polaridad, conductividad y actividad electrocatalítica del sulfuro de vanadio, una pequeña cantidad de carga de sulfuro de vanadio en las tabletas de grafeno puede inhibir eficazmente el efecto lanzadera de los sulfuros polimetálicos y promover la reacción Redox de toda la capa monoplasmática de azufre. . Para mejorar la tasa de utilización y la estabilidad cíclica de las sustancias activas azufradas. El rGO-VS2 / S cargado con 89% en peso de azufre tiene una densidad sólida de alta vibración de 1,84 g cm-3, y su relación volumen-capacidad alcanza 1182,1 mA H cm-3 en condiciones de descarga de 0,1 ° C. El ciclo de 100 vueltas todavía se puede mantener a 1050 mA H cm-3. El estudio muestra que los componentes electrocatalíticos con alta conductividad y fuerte capacidad de adsorción de polisulfuros en estructuras sándwich retráctiles pueden obtener materiales de electrodo positivo con propiedades superiores, lo que proporciona una nueva idea para el desarrollo de sulfuros de litio de larga duración y alta densidad energética. Los resultados del estudio se publicaron en el artículo de portada "Advanced Energy Materials" y fueron promocionados por MaterialsViewsChina.

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