福建物理構造研究所における大量エネルギー密度リチウム硫黄電池の研究はどのように進展したか

リチウムイオン電池は、私たちの日常生活で広く使われています。従来のリチウムイオン電池は、携帯型電子機器や電気自動車などの新しい電子機器向けの大容量エネルギー貯蔵装置の緊急の必要性から、エネルギー貯蔵のニーズを満たすにはほど遠い。リチウム硫黄電池は、理論上の比容量とエネルギー密度が高く、硫黄が低コストで環境に優しいという利点があるため、最も有望な大容量ストレージシステムの1つと見なされています。ただし、硫黄および固体放電生成物の絶縁、可溶性多金属硫化物のシャトル効果、充電および放電中の硫黄量の変化など、リチウム硫黄電池の商品化にはいくつかの技術的課題が残っています。これらの問題は通常、硫黄の利用率が低く、サイクル寿命が短く、さらには一連の安全上の問題につながります。リチウム硫黄電池のエネルギー密度を高め、安定性を高める方法は、研究のホットトピックの1つになっています。

国立自然科学財団と中国科学院の戦略的主要科学技術プロジェクトの支援を受けて、中国科学院の福建材料構造研究所の構造化学の国家重点実験室の研究者であるワンルイフは、単純な水熱反応によって硫化バナジウムをロードした還元グラフェンオキシド（rGO-VS2）層状材料。 rGO-VS2層と硫黄元素層を交互に密着させて形成した一連のサンドイッチ構造rGO-VS2 / S正極材料を作製した。 rGO-VS2層と活性硫黄層を交互に配置したサンドイッチ構造は、3次元方向の弾性収縮膨張により、充放電サイクル中の活物質の体積変化に耐えることができます。

同時に、硫化バナジウムの高い極性、導電性、および電極触媒活性により、グラフェン錠剤への少量の硫化バナジウム負荷は、多金属硫化物のシャトル効果を効果的に抑制し、硫黄単質層全体の酸化還元反応を促進します。 。硫黄活性物質の利用率とサイクル安定性を向上させるため。 89 Wt％の硫黄を充填したrGO-VS2 / Sは、1.84 g cm-3の高振動固体密度を持ち、その体積対容量比は、0.1Cの放電条件下で1182.1mA Hcm-3に達します。 100周のサイクルは、1050 mA Hcm-3で維持できます。この研究は、格納式サンドイッチ構造におけるポリサルファイドの高い導電率と強力な吸着能力を備えた電極触媒成分が、優れた特性を備えた正極材料を得ることができることを示しています。これは、長寿命で高エネルギー密度の硫化リチウムの開発に新しいアイデアを提供します。調査結果は、表紙の記事「Advanced Energy Materials」に掲載され、MaterialsViewsChinaによって宣伝されました。

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