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研究硫(Li-S)电池的原因

来源:许昌学院新材料与能源学院 作者:王子龙

——许昌学院“觅硫寻钴”超级锂电暑期社会实践队

最近从硫化物吸收剂的报道中发现,钴硫化物(CoS2和Co9S8)对硫类物质[48,49]有很强的亲和力。特别是CoS2对硫类物质转化[48,50,51]具有良好的催化性能。在Co-S二元体系中存在五个中间相(Co4S3±y,Co9S8,CO1−yS,Co3S4和CoS2)[52]。其中Co4S3±y和Co1−yS仅在高温下稳定,CoS2(6.7×105Sm−1)[53]和Co3S4(3.3×105Sm−1)[54]的电导率明显高于Co9S8(1.36Sm−1)[55]。早期研究报道表明Co3S4用于氧化还原反应的电催化性能是CoS2的2-3倍[56]。在周期表中,硫物质与氧属于同一主族。Co3S4尚未被研究用于催化硫物质的转化。本文初步探讨了尖晶石Co3S4对锂硫电池催化性能、形貌和电导率的影响。

在这一贡献中,我们开发了一种简便的方法来生产用于高性能锂硫电池的Co3S4@S纳米管。如图1a所示,多硫化物吸附剂、形态和导电性能有机地结合在一起,以提高锂硫电池的电化学性能。纳米结构的Co3S4意在通过相对较大的比表面积来吸收和催化硫物质。纳米管形态有助于吸附较多不同种类的硫化物。Co3S4的金属导电性加速了动力学。由于这些设计,Co3S4@S纳米管阴极能够在0.05C下提供1267mAhg−1(活性硫基)的容量。通过1000次的循环显示可知,每周循环的容量衰减率为0.041%,这显著改善了锂硫电池的电化学性能。

供稿人:王子龙

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