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深入实验 增长见识

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

图3C表示纯Co3S4和Co3S4/Li2S4沉淀的X射线光电子能谱(XPS)数据,其与图3d中的吸附实验分离。纯Co3S4的CO2P3/2光谱有一个宽峰,它由779.3和780.8 eV两个组分组成,对应于Co3+和CO2+[57-59]。对于Co3S4/Li2S4沉淀,Co2p3/2峰向更高的结合能方向移动,并发出信号表明电子从Li2S4分子转移到Co[48,49,60]。一般实验和理论研究都表明Co3S4对Li2S4具有很强的亲和力,可作为一种有效的硫化物载体,可以最大限度地减少Li-S电池中多硫化物离子的扩散问题[61-63]。

以锂为对电极,研究了Co3S4@S纳米管复合材料在纽扣电池中的电化学性能。图4a显示了Co3S4-S3的恒电流充放电曲线有两个平台。放电曲线中2.3V附近的第一个电压平台是元素硫还原成长阶多硫化物的典型特征[30,31]。第二个平台在2.1V左右是由于长阶多硫化物还原成不溶性的Li2S2或Li2S[64]。2.2V附近的充电平台是由Li2S和Li2S2相氧化为Li2Sx(x>2)造成的。在2.35-2.4V下的第二个充电平台表示从多硫化物氧化为硫[65]。CO3S4-S3在第一循环中的比容量为1158mAhg-1As(0.25C),库仑效率为96.0%,在接下来的10次循环中逐渐增加到100%。为了确定Co3S4所能提供的容量,在图中对以Co3S4作为阴极的电池进行了表征如图S2,材料表征表明Co3S4在1.9V和2.6V之间几乎没有容量。与硫相比,其比容量(<80mAhg-1)低于1.9V几乎是可忽略的。

供稿人:王子龙

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