检索结果-南通市图书馆

TiO_(2)/TiN异质结内建电场的构筑及多硫化锂催化转化性能研究

在线全文

同方期刊数据库

学校读者我要写书评

暂无评论

储能科学与技术 2024年第8期13卷 2499-2510页

作者：杜陈强聂周缓王慧楠张纪伟张经纬河南大学纳米科学与工程研究院河南开封475004

锂硫电池因具有较高理论容量和能量密度,成为最有前景的下一代电池体系之一。正极材料存在导电性差和多硫化锂转化反应动力学缓慢等问题引起严重的穿梭效应,致使硫利用率低、功率密度小、循环寿命短,严重制约了锂硫电池商业化进程。异... 详细信息

锂硫电池因具有较高理论容量和能量密度,成为最有前景的下一代电池体系之一。正极材料存在导电性差和多硫化锂转化反应动力学缓慢等问题引起严重的穿梭效应,致使硫利用率低、功率密度小、循环寿命短,严重制约了锂硫电池商业化进程。异质结复合材料具有丰富的活性位点和催化活性,能够催化多硫化锂氧化还原反应,然而其对多硫化锂催化转化机制仍不清晰。本工作以原位构建球形TiO_(2)/TiN异质结复合材料为模型,研究异质界面结构与其对多硫化锂的“吸附-催化-转化”行为,试图解决上述问题。采用多硫化锂吸附实验、X射线光电子能谱分析、紫外可见光谱分析、恒电流充放电测试和循环伏安测试等手段,研究异质界面内建电场形成机理及其对锂硫电池电化学性能的影响。结果表明,TiO_(2)/TiN异质结界面形成由TiN指向TiO_(2)的空间电荷区并构成内建电场。异质结内建电场显著改善多硫化锂锚定能力,加速Li^(+)快速传输,提高多硫化锂向Li_(2)S转化能力。TiO_(2)/TiN异质结复合材料组装的锂硫电池倍率循环测试结果表明在0.05 C电流密度下初始放电比容量高达1070 mAh/g,多次循环后1C电流密度下容量仍保持60.7%。变温循环伏安测试结果表明TiO_(2)/TiN异质结复合材料将Li_(2)S转化反应活化能降低至2.73 kJ/mol。本工作为锂硫电池正极复合材料的设计和推动锂硫电池进一步发展提供新思路。

关键词：锂硫电池多硫化锂穿梭效应异质结内建电场

一种加速多硫化锂转化动力学的Li-S电池添加剂研究

同方期刊数据库博看期刊评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

化工新型材料 2024年第6期52卷 173-176页

作者：刘宜霖尤樱樱倪峻泽蔡盈盈王志华张汉平常州大学石油化工学院常州213164

锂硫(Li-S)电池作为下一代储能系统的候选者之一,具有高能量密度的优势。然而,多硫化锂(LiPSs)中间体缓慢的氧化还原动力学很大程度上阻碍其实际应用。通过引入电解液添加剂2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑(DMcT)调节了LiPSs的分子轨道能级,以... 详细信息

锂硫(Li-S)电池作为下一代储能系统的候选者之一,具有高能量密度的优势。然而,多硫化锂(LiPSs)中间体缓慢的氧化还原动力学很大程度上阻碍其实际应用。通过引入电解液添加剂2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑(DMcT)调节了LiPSs的分子轨道能级,以提高Li-S电池的电化学性能。原位锂化的DMcT(DMcT^(2-))和LiPSs通过可逆的离子-偶极作用实现结合,形成配位化合物。与LiPSs相比,配位化合物具有更高的最高占据分子轨道(HOMO)能级和更低的最低占据分子轨道(LUMO)能级,因此表现出更强的氧化还原活性。采用DMcT的Li-S电池不仅在2C倍率下提供703mA·h/g的容量,在0.2C倍率下100次循环后仍保持768mA·h/g的比容量。

关键词： 2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑多硫化锂动力学锂硫电池

同方期刊数据库

O-NiCo_(2)S_(4)/CNT复合材料对多硫化锂催化转化性能研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

储能科学与技术 2023年第11期12卷 3318-3329页

作者：沈李园张桂鑫马兆玲广西师范大学化学与药学学院广西桂林541004

NiCo_(2)S_(4)由于具有丰富的催化位点和金属特性,能够催化锂硫电池中的多硫化锂的氧化还原转化。然而,其催化活性和化学吸附性不足以抑制多硫化锂在长循环中的穿梭效应。通过水热法结合空气煅烧制备了氧掺杂NiCo_(2)S_(4)/CNT复合材料(... 详细信息

NiCo_(2)S_(4)由于具有丰富的催化位点和金属特性,能够催化锂硫电池中的多硫化锂的氧化还原转化。然而,其催化活性和化学吸附性不足以抑制多硫化锂在长循环中的穿梭效应。通过水热法结合空气煅烧制备了氧掺杂NiCo_(2)S_(4)/CNT复合材料(O-NiCo_(2)S_(4)/CNT),系统的实验证明氧掺杂后体相NiCo_(2)S_(4)的结晶度增强,表面NiCo_(2)S_(4)趋于无定形态,O-NiCo_(2)S_(4)/CNT的电导率升高。其次,O掺杂可以有效调节NiCo_(2)S_(4)中金属阳离子的电子结构,增强催化活性位点的化学吸附和催化转化能力,进而提升多硫化锂的转化动力学,抑制多硫化锂的穿梭效应。基于O-NiCo_(2)S_(4)/CNT功能化隔膜的锂硫电池在0.2 C下初始放电容量高达1362.7 mAh/g,循环150圈后的容量为923 mAh/g,每圈的容量衰减率仅为0.21%。在3 C下,容量可达到701.8 mAh/g。本工作表明,氧原子掺杂金属硫化物是开发高效催化剂的一种有效策略。

关键词：氧掺杂功能化隔膜穿梭效应多硫化锂锂硫电池

同方期刊数据库博看期刊评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

锂硫电池中多硫化锂捕获研究进展

过程工程学报 2023年第9期23卷 1231-1243页

作者：胡婷婷刘海建陈云逸刘伶俐戴春爱韩永生中国科学院过程工程研究所北京100190 北京交通大学物理科学与工程学院北京100044 中国科学院大学化工学院北京100049 合肥学院能源材料与化工学院安徽合肥230601

锂硫电池具有超高的理论比容量(1675 mAh/g)和理论比能量(2600 Wh/kg),并且单质硫在地球中的储量丰富、价格低廉、提取过程对环境友好,因此,锂硫电池被认为是未来储能系统的理想储能单元。然而,锂硫电池在充放电过程产生的多硫化锂中间... 详细信息

锂硫电池具有超高的理论比容量(1675 mAh/g)和理论比能量(2600 Wh/kg),并且单质硫在地球中的储量丰富、价格低廉、提取过程对环境友好,因此,锂硫电池被认为是未来储能系统的理想储能单元。然而,锂硫电池在充放电过程产生的多硫化锂中间体易溶于电解液,导致电解液的黏度增加,离子导电性降低。此外,溶解的多硫化锂通过在正负极之间迁移,与锂负极发生反应,产生严重的穿梭效应,造成活性物质硫的不可逆损失,极大地降低了电池的寿命和安全性,也阻碍了锂硫电池的商业化进程。近年来人们通过物理吸附、化学作用及外场约束等策略来攻关这一难题,并取得较好的结果。本文总结了物理、化学、外场三种捕获多硫化锂方法的研究进展,讨论了每种方法捕获多硫化锂的特点及其对锂硫电池电化学性能的影响,并对其未来发展进行了展望。

关键词：锂硫电池多硫化锂穿梭效应电化学性能

多活性中心双金属硫化物促进多硫化锂转化构建高性能锂硫电池

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

电化学 2023年第3期29卷 56-66页

作者：化五星夏静怡胡忠豪李欢吕伟杨全红天津大学化工学院天津市先进碳与电化学储能重点实验室天津300072 清华大学深圳国际研究生院深圳市石墨烯重点实验室、炭功能材料工程实验室广东深圳518055

锂硫电池是极具应用潜力的下一代高能量密度电池体系之一。然而,其充放电中间产物多硫化锂的“穿梭效应”不仅消耗大量电解液,还导致硫活性物质利用率低、循环寿命短,是锂硫电池产业化进程中的主要瓶颈之一。引入催化剂加速硫活性物质... 详细信息

锂硫电池是极具应用潜力的下一代高能量密度电池体系之一。然而,其充放电中间产物多硫化锂的“穿梭效应”不仅消耗大量电解液,还导致硫活性物质利用率低、循环寿命短,是锂硫电池产业化进程中的主要瓶颈之一。引入催化剂加速硫活性物质转化速率,减少多硫化锂在电解液中的累积浓度,是抑制穿梭效应的有效解决策略。高效的催化剂应具备丰富的催化活性位点,以确保高效吸附多硫化锂并加速其向不溶的充放电产物转化。本文制备出硫掺杂石墨烯表面原位负载的双金属硫化物NiCo_(2)S_(4)(NCS@SG)并将其作为催化剂应用于锂硫电池的中间层。相比于单金属硫化物(CoS),NiCo_(2)S_(4)催化剂具有多活性中心催化位点,可以更好地吸附多硫化锂并促进其向放电产物快速转化。应用上述中间层后,电池的充放电比容量、库仑效率和循环稳定性得到了明显提升。当硫的负载达到15.3 ***^(-2)时,经过50次循环后,具有NCS@SG中间层的电池获得了高达93.9%的容量保持率。上述结果表明,设计双金属基催化剂是优化锂硫电池催化剂活性和反应效率的重要方向。

关键词：锂硫电池多硫化锂催化作用双金属硫化物催化剂穿梭效应

多活性中心双金属硫化物促进多硫化锂转化构建高性能锂硫电池（英文）

维普期刊数据库评论

在线全文

维普期刊数据库

学校读者我要写书评

暂无评论

电化学(中英文) 2023年第3期 59-69页

作者：化五星夏静怡胡忠豪李欢吕伟杨全红天津大学化工学院天津市先进碳与电化学储能重点实验室清华大学深圳国际研究生院深圳市石墨烯重点实验室、炭功能材料工程实验室

锂硫电池是极具应用潜力的下一代高能量密度电池体系之一。然而，其充放电中间产物多硫化锂的“穿梭效应”不仅消耗大量电解液，还导致硫活性物质利用率低、循环寿命短，是锂硫电池产业化进程中的主要瓶颈之一。引入催化剂加速硫活性物... 详细信息

锂硫电池是极具应用潜力的下一代高能量密度电池体系之一。然而，其充放电中间产物多硫化锂的“穿梭效应”不仅消耗大量电解液，还导致硫活性物质利用率低、循环寿命短，是锂硫电池产业化进程中的主要瓶颈之一。引入催化剂加速硫活性物质转化速率，减少多硫化锂在电解液中的累积浓度，是抑制穿梭效应的有效解决策略。高效的催化剂应具备丰富的催化活性位点，以确保高效吸附多硫化锂并加速其向不溶的充放电产物转化。本文制备出硫掺杂石墨烯表面原位负载的双金属硫化物NiCo2S4(NCS@SG)并将其作为催化剂应用于锂硫电池的中间层。相比于单金属硫化物(CoS)，NiCo2S4催化剂具有多活性中心催化位点，可以更好地吸附多硫化锂并促进其向放电产物快速转化。应用上述中间层后，电池的充放电比容量、库仑效率和循环稳定性得到了明显提升。当硫的负载达到15.3 mg·cm-2时，经过50次循环后，具有NCS@SG中间层的电池获得了高达93.9%的容量保持率。上述结果表明，设计双金属基催化剂是优化锂硫电池催化剂活性和反应效率的重要方向。

关键词：锂硫电池多硫化锂催化作用双金属硫化物催化剂穿梭效应

环三磷腈基共价有机框架的制备及其吸附碘和多硫化锂性能研究

在线全文

同方期刊数据库

学校读者我要写书评

暂无评论

环三磷腈基共价有机框架的制备及其吸附碘和多硫化锂性能研究

作者：郑昭奇广西师范大学

学位级别：硕士

二维共价有机框架(Two-Dimensional Covalent Organic Frameworks,2D COFs)具备低密度、有序的孔隙以及高度的热稳定性和化学稳定性等优异的材料特性,使其在吸附领域表现出优异的吸附性能。研究表明,绝大多数COFs都是由刚性构筑单元合成... 详细信息

二维共价有机框架(Two-Dimensional Covalent Organic Frameworks,2D COFs)具备低密度、有序的孔隙以及高度的热稳定性和化学稳定性等优异的材料特性,使其在吸附领域表现出优异的吸附性能。研究表明,绝大多数COFs都是由刚性构筑单元合成的,对柔性框架结构的COFs材料研究还不够深入。因此,拓展柔性构筑单元显得很有必要,特别是其中N、O、P和S等原子既是柔性构筑单元的柔性位点又是富含电子的活性位点,对碘及多硫化锂表现出优异的吸附能力。然而,有关设计由柔性构筑单元合成不同孔径大小的COFs的报道还较少,尤其是以(C+C)为结构构型,合成具有三角孔拓扑结构的环三磷腈基COFs。基于此,本文主要研究内容如下:(1)探究以C对称结构的柔性构筑单元为母体,合成系列环三磷腈基COFs。选取含磷-氧键的C对称结构配体的六(4-甲酰基-苯氧基)环三磷腈(CTP-6)为节点,与四种不同分子长短的对苯二胺(PDA)、4,4-二氨基二苯醚(ODA)、5,5-二氨基2,2-联吡啶(BPY)和4,4-二氨基三联苯(DPT)等氨基类链接配体,通过溶剂热法合成了具有三角孔拓扑结构的系列不同理论孔径的环三磷腈基COFs(CTP-X-COF,X=PDA,ODA,BPY,DPT)。通过Materials Studio(MS)模拟和Pawley精修,确定了四种环三磷腈基COFs的P1空间群和AA堆垛结构。利用固体核磁(NMR)等表征确定了环三磷腈基COFs的成功合成。最后,对上述四种制备的环三磷腈基COFs化合物进行了稳定性研究,表明其具备优异的热稳定性和耐溶剂性能。(2)探究环三磷腈基COFs所具有的丰富活性位点和三角孔结构对碘的吸附性能的影响。利用重量法研究了四种环三磷腈基COFs化合物对碘蒸汽的吸附性能。研究发现,CTP-PDA-COF、CTP-ODA-COF、CTP-BPY-COF和CTP-DPT-COF对碘蒸汽的吸附容量分别为4.65 g g、4.18 g g、2.38 g g和3.57 g g。此外,通过等温吸附实验分析,对四种环三磷腈基COFs化合物在环己烷溶液中碘单质的吸附性能进行了研究。实验结果发现CTP-PDA-COF、CTP-ODA-COF、CTP-BPY-COF和CTP-DPT-COF对环己烷中碘单质的吸附容量分别为281.50 mg g、221.67 mg g、161.14 mg g和222.67 mg g,表明环三磷腈基COFs无论是在气相或是液相中均表现出较好的吸附性能。利用等温吸附、动力学吸附和吸附碘的化学态分析等方法,探究了环三磷腈基COFs化合物对碘分子的吸附机理,表明该吸附过程是一种以物理吸附为主,化学吸附为辅的混合吸附过程。另外,吸附碘的化学态分析还发现材料中吸附的碘以分子和聚碘阴离子的形式存在,确定了客体分子碘与富电子主体COFs材料形成了强库伦作用力,会使柔性框架扭曲和塌陷。最后实验还证实了上述四种COFs均具备至少5次重复吸附的优异性能。(3)探究共价有机框架纳米片(CONs)与多壁碳纳米管(MWCNT)掺混的复合材料对锂硫电池性能的影响。通过溶剂超声剥离法将环三磷腈基COFs材料CTP-PDA-COF和CTP-ODA-COF剥离成纳米片。已知CONs中具有的富电子基团能有效锚定存在于电解质中的多硫化锂,而其微孔三角孔又可对多硫化锂进行物理吸附。基于此,将CONs与能提供高效导电通道的MWCNT进行掺混处理。实验表明复合材料相较于未掺混的MWCNT和CONs材料,表现出更加优异的循环稳定性和倍率性能。在0.5 C的电流下循环200圈,CTP-PDA-COF/MWCNT/S仍然能保持在511 m Ah g的放电比容量对应于85.9%的容量保持率;CTP-ODA-COF/MWCNT/S的放电比容量升至636 m Ah g。证实了复合材料不仅可以依靠CONs自身带有丰富的三角孔径和富电子基团,进一步优化对多硫化锂的物理和化学约束,还可以通过MWCNT提高复合材料基体材料的导电性。

关键词：二维共价有机框架柔性构筑单元吸附多硫化锂共价有机框架纳米片

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

高效多硫化锂固定与催化转化正极材料研究

高效多硫化锂固定与催化转化正极材料研究

作者：文晨旭河北工业大学

学位级别：硕士

锂硫电池因其高能量密度(2600 Wh kg)、硫资源丰富以及环境友好性,被认为是最具前景的新一代储能设备之一。然而,锂硫电池的应用面临着许多技术瓶颈,包括硫和放电产物LiS/LiS的导电性差、在循环过程中巨大的体积膨胀（80%）以及多硫化锂... 详细信息

锂硫电池因其高能量密度(2600 Wh kg)、硫资源丰富以及环境友好性,被认为是最具前景的新一代储能设备之一。然而,锂硫电池的应用面临着许多技术瓶颈,包括硫和放电产物LiS/LiS的导电性差、在循环过程中巨大的体积膨胀（80%）以及多硫化锂（Li PS）溶解导致的严重穿梭行为。上述障碍不可避免地导致锂硫电池硫利用率低、反应动力学迟缓、负极严重腐蚀以及容量衰减快等问题。为了针对上述问题,本论文从多硫化物吸附及催化转化动力学调控的角度设计正极材料的组分与结构,使其具有丰富的活性位点（吸附和催化位点）以抑制Li PS的穿梭效应和提高Li PS的转换反应动力学,并研究其作用机制对电化学性能的影响。具体研究工作如下:（1）合理设计一种独特的分层多孔结构,将掺Al氧化锌（AZO）作为导电大孔框架和嵌入框架中的Co锚定的N掺杂碳（Co-NC）微孔纳米笼结合起来作为硫固定剂和催化剂的正极材料。在这种纳米结构中,AZO材料具有良好的Li PS极性吸附能力和导电性,大孔框架加速了物质的输送和电解液的渗透,并且为Li PS的强吸附提供了丰富的活性位点。同时,由Co Zn-金属有机框架衍生的Co-NC纳米笼嵌入大孔中进一步增强了对Li PS的吸附和转化动力学。因此,Co-NC@AZO/S正极在5 C的倍率条件下提供了635 m Ah g的比容量。此外,Co-NC@AZO/S正极的软包电池可以扩展到4.0 mg cm的硫载量,在100次循环后提供了897 m Ah g的卓越比容量。这项工作提出了一个稳定循环和实际可行的锂硫电池设计。（2）成功在三维碳纳米纤维框架上制备p-n型Ni O-Mo S异质结作为亲硫性宿主,该异质结由p型Ni O纳米颗粒嵌入到n型Mo S纳米花组成。p型Ni O纳米颗粒通过化学吸附有效锚定了Li/Li PS,而具有大表面积、孔隙度高的n型Mo S纳米花在CNFs的帮助下促进了Li/Li PS的扩散。此外,该p-n型Ni O-Mo S异质结提供了内置电场,增强了Li/Li PS在界面上的扩散动力学以提高Li PS的氧化还原动力学。得益于以上优势,在1 C循环500圈的条件下,Ni O-Mo S@CNFs/LiS正极的容量衰减率低至0.018%。在8 C的大电流密度下仍具有700 m Ah g的放电比容量。即使在8.2 mg cm的高硫负载量和4.1μL mg的贫电解液（E/S）的情况下,在0.2 C下的初始比容量仍然达到1141 m Ah g。此外,Ni O-Mo S@CNFs电极装配的软包电池显示出稳定的循环性能,证明了其实际应用的潜力。

关键词：锂硫电池正极材料多硫化锂吸附催化转化

过渡金属磷化物对多硫化锂的吸附与催化性能研究

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

过渡金属磷化物对多硫化锂的吸附与催化性能研究

作者：石兆娇兰州理工大学

学位级别：硕士

随着社会进步和经济的发展,高容量电极材料的需求越来越大,具有高容量(约1675 m Ah/g)、高能量密度、储量丰富、价格优惠、对环境友好的锂硫(Li-S)电池是最有潜力的高能二次电池。然而,硫和LiS的电导率低、充放电过程中的体积膨胀、中... 详细信息

随着社会进步和经济的发展,高容量电极材料的需求越来越大,具有高容量(约1675 m Ah/g)、高能量密度、储量丰富、价格优惠、对环境友好的锂硫(Li-S)电池是最有潜力的高能二次电池。然而,硫和LiS的电导率低、充放电过程中的体积膨胀、中间产物多硫化锂(LiS、LiS和LiS)易溶解于醚基电解液引起的穿梭效应等现象使得锂硫电池的正极活性物质不断损失、容量迅速衰减、库伦效率降低,如何有效解决这些问题是锂硫电池能否大规模应用的关键。过渡金属磷化物(TMPs)因其有多功能活性位点、组成和结构可调以及独特的物理化学性质而受到广泛关注。过渡金属磷化物的合成工艺比较简单,具有金属性质,有利于锂离子和电子的传导,过渡金属磷化物不仅能捕获可溶性多硫化锂,而且还能有效地催化多硫化锂的分解,提高活性物质的利用率。本文针对锂硫电池正极的导电性、穿梭效应和体积膨胀效应等问题,利用过渡金属磷化物具有的导电性能,吸附和催化性能对锂硫电池正极材料进行改性研究,主要研究内容有:(1)针对硫和LiS的导电性差及多硫化锂的穿梭效应问题,采用具有良好导电性的碳纳米管材料作为衬底,在碳纳米管上复合具有催化和吸附性能的CoP来提高材料导电性并抑制穿梭效应。用简单的一步水热法将CoP颗粒生长到用酸处理过的碳纳米管表面,并将其作为硫正极的宿主材料。用XRD、SEM、TEM、XPS和元素分布对其进行了表征。电化学测试发现,CoP不仅对多硫化锂具有一定的捕获能力,还可以促进多硫化锂与硫化锂之间的转换,抑制多硫化锂的溶解,改善锂硫电池的循环稳定性。正极在电流密度0.1 C时初始容量达到1372 m Ah/g,在0.2 C电流密度下循环200次,库仑效率可达96%以上。(2)针对锂硫电池多硫化锂和硫化锂之间转化动力学缓慢的问题,采用水热法将具有催化性能的NiP与导电性好的碳纳米管进行复合,形成铰链状的CNT-NiP-n复合材料,作为硫正极的宿主材料,材料具有多孔性和易载硫的特点。电化学测试表明NiP不仅可以催化S到LiS的固液转化过程,还可以催化LiS到LiS/LiS的液固转化过程,并且NiP具有一定的吸附作用,因此,对穿梭效应可以起到抑制作用,提高了氧化反应动力学。复合正极CNT-NiP-n表现出良好的循环稳定性能和较高的容量,CNT-NiP-2/S电极在0.1 C下第一圈循环可以达到1347 m Ah/g的放电比容量,在0.2 C循环200圈后仍保持701 m Ah/g的比容量,并且库仑效率度达到97%。(3)将ZIF-67和CNT复合形成的Co-NC@CNT复合材料,然后通过水热法将NiP颗粒生长在Co-NC@CNT复合材料的表面形成Co-NC@CNT@NiP中空网络结构,其丰富的孔隙结构可以为充放电过程中体积的膨胀提供空间。Co-NC@CNT材料具有较大的比表面积和良好的导电性。ZIF-67良好的比表面积特点,提升对硫的物理吸附,NiP纳米颗粒和Co能够捕获多硫化锂并对多硫化锂氧化还原过程有催化作用,可以有效地改善氧化还原反应动力学缓慢的问题,是制备硫活性材料的理想基体。在0.1 C电流密度下,首次放电容量可达到1420.2m Ah/g,具有较高的放电比容量,在0.2 C下材料具有较高的容量和较好的循环稳定性,并且库仑效率达到98%。Co-NC@CNT@NiP有效地提高了电池的电化学性能。

关键词：锂硫电池(Li-S) 磷化物穿梭效应多硫化锂电化学性能