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亞博-材料學院吳孟強教授團隊在電化學領域頂級期刊《ACS Energy Letters》發表論文

時間:2020-03-22 15:23:56作者:亞博體育app官方下載來源:佛山市亞博體育app官方下載科技有限公司
     

  近日,我校材料與能源學院吳孟強傳授領銜的進步前輩電能源手藝研究中間在國際聞名期刊《ACS Energy Letters》上頒發題為: “Efficient Trapping and Catalytic Conversion of Polysulfides by VS4 Nanosites for Li-S Batteries” (DOI: 10.1021/acsenergylett.9b00076)的研究論文。

  進步前輩電能源手藝研究中間博士生王思哲和材料學院陳海元博士后為該論文的配合第一作者,進步前輩電能源手藝研究中間廖家軒研究員、吳孟強傳授和加拿年夜西安粗略年夜學孫學良院士為結合通信作者,電子科技年夜學材料與能源學院為第一作者和第一通信單元,合作研究單元為加拿年夜西安粗略年夜學。《ACS Energy Letters》是新晉電化學科學范疇頂級期刊雜志之一,收錄了該范疇最前沿的優異論文,首個影響因子為12.277。

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  跟著全球經濟成長,居平易近糊口程度提高與能源范疇的成長互相關注。石油、煤炭、自然氣等不成再生能源的過度利用耗損激發了一系列的嚴重情況問題,如二氧化碳排放量增添、全球天氣變暖、海平面上升等。在這一情勢下,人類必需要斟酌加速成長和操縱可再生能源。能源的存儲與轉化是此中主要的一個手藝環節。在儲能器件中,鋰離子二次電池憑仗較高的儲能密度、杰出的充放電能力、較高利用壽命等長處,已成為人們糊口中緊密親密利用的存儲裝備之一,鞭策了電動汽車動力系統、可再生能源存儲系統的推行利用,展現了廣漠的前景。

  但是,貿易化的鋰離子電池受限在材料本征的低理論容量與低的庫倫效力,電池的能量密度凡是低在200Wh·kg-1,愈來愈難以知足動力電池范疇的高續航利用需求。是以,成長新型高能量能源存儲裝備已成為此后能源成長范疇一個主要的研究標的目的。在浩繁電化學存儲裝備中,鋰硫電池成為此中最具成長前景的能源存儲器件之一。鋰硫電池正極材料采取單質硫為活性物資,具有高達1672 mAh·kg-1的理論容量,和高達2567 Wh·kg-1的理論能量密度。同時,硫資本豐碩、本錢低廉、情況友愛,很是合適成長為高能量密度的能源動力存儲器件。鑒在此,吳孟強傳授團隊操縱釩基材料對多硫化物的高效催化轉化感化,連系碳納米管陣列的高導電性,開辟了一種具有高負載量、高能量密度的復合VS4-NCNT 電極 (簡稱[email protected])。

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圖一:自支持[email protected]復合鋰硫電池集流體的制備流程圖

  如圖一所示,本文操縱原子層沉積、化學氣相沉積和水熱法等納米化手段制備了桃核狀VS4納米小球散布在的NCNT陣列概況柔的性自支持復合集流體作為鋰硫電池電極。[email protected]集流體比擬純碳紙比概況積提高了近60倍,可以負載更多的硫單質。

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  如圖二所示,因為VS4怪異平行鏈狀布局致使的鏈間的強范德華力,多硫化物很輕易在VS4鏈間位置獲得不變,經由過程DFT理論計較,VS4對Li2S4、Li2S6和Li2S8具有很強的吸引力,吸附能別離為2.35、-1.45和-1.77 eV,從而有用吸附多硫化物。經由過程XPS譜闡發,VS4可以有用催化轉化多硫化物生成硫代硫酸鹽(S2O32-),然后再經由過程硫代硫酸鹽將長鏈多硫化物Li2Sx(x34)轉化為短鏈Li2S2/Li2S。最后,經由過程同步輻射手藝證實,VS4是一種可逆的催化轉化前言,經由過程其不竭地還原氧化進程,高效吸附并催化轉化多硫化物,有用按捺了多硫化物的穿梭效應,從而獲得了不變的長輪回機能。

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圖三:高硫負載量下的電化學機能和機理示意圖

  如圖三所示,作為鋰硫電池正極材料,表示出優良的電化學機能,包羅不變的長輪回機能:在2 C電流下輪回1200圈,超低的容量衰減率0.037%),高負載量下的高面積比容量:硫負載量為9.6 mg×cm-2時,面積比容量達13.0 mAh?cm-2且不變輪回跨越120圈,能量密度達243.4Wh·kg-1。

  吳孟強傳授團隊旨力在能源轉換與存儲范疇交叉性科學研究,首要包羅高機能鋰離子、鈉離子、鉀離子二次電池,高機能超等電容器和電容電池,高比能鋰/氧族電池和全固態電池,多功能石墨烯、氣凝膠和柔性可穿著電子器件等范疇,獲得了一系列研究功效。

  文章鏈接:?https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/full/10.1021/acsenergylett.9b00076

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  最近幾年來,團隊增強國際學術合作與人材培育,博士生王思哲前去加拿年夜西安粗略年夜學孫學良院士團隊結合培育,已頒發影響因子高在10的論文3篇,相干文章列表以下:

  1. Designing a highly efficient polysulfide conversion catalyst with paramontroseite for high-performance and long-life lithium-sulfur batteries. Nano Energy, 2019, 57: 230-240? If: 13.12

  文章鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285518309248

  2. Graphene Oxide-Template Controlled Cuboid-Shaped High-Capacity VS4 Nanoparticles as Anode for Sodium-Ion Batteries. Advanced Functional Materials, 2018, 28(34): 1801806?  If: 13.325

  文章鏈接: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201801806

  3. Efficient Trapping and Catalytic Conversion of Polysulfides by VS4 Nanosites for Li–S Batteries. ACS Energy Letters, 2019, 4: 755-762  If: 12.277

  文章鏈接: https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/full/10.1021/acsenergylett.9b00076

編纂:卜一珂  / 審核:王曉剛  / 發布者:陳偉

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