¡El rendimiento de la batería de litio-azufre mejorará considerablemente!

Las baterías de litio-azufre tienen las características de gran capacidad teórica y alta densidad energética, así como una amplia gama de fuentes de azufre y materiales ecológicos. Se espera que se conviertan en la próxima generación de baterías de iones de litio de alto rendimiento. Sin embargo, todavía existen muchos desafíos técnicos en su aplicación comercial, como la mala conductividad de los sulfuros sólidos, el efecto lanzadera de los intermedios polisulfuro solubles y los grandes cambios de volumen durante los procesos de carga y descarga.

En la actualidad, los investigadores han explorado una variedad de formas de resolver los problemas anteriores:

(1) Mejorar la conductividad y suprimir la difusión de polisulfuro mediante el diseño de la estructura del electrodo;

(2) Suprimir el efecto lanzadera ajustando la composición del electrolito, la estructura del separador y el componente aglutinante;

(3) Protección en la superficie del electrodo negativo de litio metálico para evitar reacciones secundarias de polisulfuro y litio.

A pesar de ello, la pérdida irreversible del principio activo no se ha resuelto por completo. Recientemente, Guo Shaojun, investigador de la Universidad de Pekín y postdoctoral Zhang Yelong, combinó la química del defecto con baterías de litio y azufre. Por primera vez, se introdujo el concepto de “vacantes de azufre con carga positiva” en el sistema de baterías de litio-azufre, y la fase rica en 1T MoS2 y la carga positiva se sintetizaron por primera vez. El material híbrido de vacantes de azufre MXene / 1T-2HMoS2-C utiliza una gran cantidad de "vacantes de azufre con carga positiva" para anclar eficazmente aniones de polisulfuro cargados negativamente, proporcionando rutas de conducción electrónica rápidas utilizando 3D MXene y 1TMoS2.

Este material presenta excelentes propiedades electroquímicas. A una tasa de corriente de 0.1 C, la batería de botón de litio-azufre tiene una capacidad específica de 1194.7 mAh / ga una tasa de 0.5 C, después de 300 ciclos, la capacidad de la batería se puede mantener en 799.3 mAh / g, con solo 0.07% atenuación por revolución, la batería de litio-azufre compactada con este material puede lograr un ciclo estable de 40 ciclos.

Este trabajo no solo diseñó la interfaz de fase 1T / 2H, las vacantes eléctricas positivas ricas de S, el esqueleto conductor tridimensional de MXene y la adsorción física combinada, la quimisorción, la química del defecto y la catálisis de la interfaz, utilizando MXene / 1T-2HMoS2-C El efecto catalítico y su efecto de anclaje limitado permite la transformación rápida reversible del polisulfuro, que proporciona un método eficaz para el diseño de materiales de cátodo para baterías de litio-azufre. Proporciona ideas para el desarrollo de baterías de litio-azufre de alto rendimiento y abre defectos en la química y el litio. La combinación orgánica de baterías de azufre tiene un significado rector para el diseño y el uso práctico de las baterías de litio-azufre.

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