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湘潭大学新能源材料研究所

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JMCA:首次论述钙钛矿型LLTO在贫电解液锂硫电池中的应用(陈曼芳)

来源:本站 发布时间:2019-04-07 浏览量:

锂硫电池由于具有高的理论能量密度有望发展成为下一代储能设备。然而,阴极型控制机制电池系统中需的高电解质/硫比例和严重的多硫化物穿梭效应严重阻碍锂硫电池的的实际应用。对于实现高比能量的锂硫电池来说,降低电解液的用量,延缓多硫化物的穿梭是至关重要的。

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近日,国际重要学术期刊J. Mater. Chem. A (影响因子: 9.931)报道了陈曼芳博士在锂硫电池研究方面的最新进展(M. Chen, C. Huang, Y. Li, S. Jiang, P. Zeng, G. Chen, H. Shu, H. Liu, Z. Li and X. Wang, J. Mater. Chem. A, 2019, DOI:10.1039/C9TA01500K)。钙钛矿型快离子导体La0.56Li0.33TiO3 (LLTO)被首次用作多硫化物的吸附剂和多硫化物转化的催化剂。经证实,LLTO具有较高的离子电导率 (2.94×10-4 S cm-1),并且能够作为贫电解液条件下多硫化物转换的高效电催化剂。LLTO中亲硫(O)位和亲硫化物(Ti)位的共存能使其与聚硫化物形成良好的界面亲和力。因此,包含LLTO的锂硫电池可以有效地降低电解质/活性物质的比例,加速了反应动力学,抑制了多硫化物的穿梭,显著降低充放电过程的过电位,提高锂硫电池的倍率性能和循环性能。0.jpg

图文快读

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图1 (a) XRD图谱,(b) 扫描电镜图像,(c) 粒度分布,(d) N2吸附等温线,(E) 孔径分布,(F) LLTO的EIS测试

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2 (a) LLTOCNT的紫外-可见光谱(插图LLTOCNTDOL/DME溶液中捕获的5 mmol L-1 Li2S6的数字图像)(b) 对称电池的循环伏安图;用CNT@PP()LLTO@PP(底部)分离器进行渗透试验

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图3 (a) La 3d,(b) O1s,(c) LLTO-Li2S6和LLTO的Ti 2p XPS谱,(d) LLTO-Li2S6的S 2p XPS谱。

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4 (a) 0.4 mA cm-2和(b) 0.8 mA cm-2的循环稳定性;(c) 充放电曲线;(d) LLTO-7/CNT/S和CNT/S在贫电解质条件(E/S = 7 μLE mg-1S)下的平均滞后电压。

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图5 LLTO-10/CNT/S在(a) E/S=5 μLE mg-1S,(b) e/s=6 μLE mg-1S下的循环性能,(c) 在不同电流密度下的充放电电压曲线和(d) LLTO-10/CNT/S电极的滞后电压。

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图6 (a) 高硫质量负载下的倍率性能,(b) 循环性能(插图:发光二极管灯),(c) 在大电流密度下所制备的电极的循环性能。


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