新型鉬酸鹽能緩解鋰硫電池的不足

據悉，湘潭大學舒洪波教授課題組設計出了一種新型鉬酸鹽材料——NiMoO4納米片錨定在氮硫共摻雜碳布上（NiMoO4@NSCC），其是一種3D層次結構材料，能有效緩解現有鋰硫電池循環穩定性的不足。

鋰硫電池因其高的理論比容量（1675mAh/g）和低成本，被認爲是最具有發展前景的新一代儲能系統之一。然而，低的硫負載量、硫的利用率不高、循環穩定性較差等因素成爲它走向商業化應用的絆脚石。這些問題主要是由嚴重的穿梭效應和緩慢的反應動力學造成的。

爲了克服上述問題，設計一種合理的材料既能保證對多硫化物的有效錨定，又能催化反應過程是十分重要的。另外，保證催化劑與多硫物種之間的較大接觸面積和保證反應中的電子和離子傳輸也是十分重要的。

然而，現有的催化劑雖然能有效提高該蓄電池的性能，但是由于是單向催化劑，所以會導致死硫的形成。

爲此，湘潭大學研究者研究出了一種雙向催化劑——NiMoO4@NSCC，其既能加速多硫化物在放電過程中的還原反應動力學，又能提高Li2S在充電過程中的溶解和進一步氧化能力。

研究表明，NiMoO4由于嵌入了Mo原子而具有較强的金屬性能，可以有效吸附多硫化物，减緩穿梭效應；NiMoO4顯著的提高了鋰硫電池决速步，降低了Li2S的分解勢壘；NiMoO4延長了Li2S4的S-S鍵鍵長和Li2S的Li-S鍵鍵長，進而促進了充放電的過程中硫物種的氧化與還原。而具有機械柔性空間和豐富活性位點的開放互聯的三維分層導電NiMoO4@NSCC不僅能容納硫物種，還能促進電子/離子的快速轉移，同時加速氧化和還原過程。因此，NiMoO4@NSCC/S電極具有良好的長周期循環穩定性。

圖2 (a) NiMoO4的電子態密度；(b) 硫物種與催化劑之間的結合能；(c) Li2S在NiO和NiMoO4上的分解勢壘；(d) 分步歧化産物S8*、Li2S8*、Li2S6*、Li2S4*、Li2S2*、Li2S*在S轉化反應中的自由能計算；(e) NiO和NiMoO4表面Li2S的S-S鍵長和Li-S鍵長

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