絕緣Li2S的沉淀/溶解長期以來被認(rèn)為是鋰硫(Li-S)電池中的速率決定步驟，這會(huì)嚴(yán)重破壞高充電速率下的硫利用率。
在此，阿貢國家實(shí)驗(yàn)室Gui-Liang Xu，Khalil Amine，大邱慶北科學(xué)技術(shù)研究院 (DGIST)Jong-Sung Yu提出了一種定向Li2S沉積策略，通過協(xié)同控制電極基底的孔隙率、電子電導(dǎo)率和錨定位點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)超快速充電(XFC，≤15分鐘)。
文章要點(diǎn)
1）研究人員通過鎂熱還原沸石咪唑酯骨架，開發(fā)了一種具有高度石墨相的氮摻雜多級(jí)多孔碳。這種設(shè)計(jì)有效地降低了界面電阻并確保了沉積過程中多硫化物的有效封存，導(dǎo)致Li2S納米晶體在(002)占主導(dǎo)地位的石墨層之間以(110)為優(yōu)先生長。
2）該方法將一條替代Li2S沉積途徑引向通常報(bào)道的橫向生長和3D增厚生長模式，從而改善了電極鈍化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，Li-S電池能夠在5 C（12分鐘）下充電/放電，同時(shí)在1000次循環(huán)中保持出色的循環(huán)穩(wěn)定性（82%容量保持率）。即使在高S負(fù)載（8.3 mg cm-2）和低電解質(zhì)/硫比（3.8 mL mg-1）下，硫陰極在80次循環(huán)中仍可提供>7 mAh cm-2的高面積容量。
參考文獻(xiàn)
Jeong-Hoon Yu, et al, Tailoring-Orientated Deposition of Li2S for Extreme Fast-Charging Lithium?Sulfur Batteries, ACS Nano, 2024
DOI: 10.1021/acsnano.4c09892
https://doi.org/10.1021/acsnano.4c09892
