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亚博-材料学院吴孟强教授团队在电化学领域顶级期刊《ACS Energy Letters》发表论文

时间:2020-03-22 15:23:56作者:亚博足球app-官方下载来源:佛山市亚博足球app-官方下载科技有限公司
     

  近日,我校材料与能源学院吴孟强传授领衔的进步前辈电能源手艺研究中间在国际闻名期刊《ACS Energy Letters》上颁发题为: “Efficient Trapping and Catalytic Conversion of Polysulfides by VS4 Nanosites for Li-S Batteries” (DOI: 10.1021/acsenergylett.9b00076)的研究论文。

  进步前辈电能源手艺研究中间博士生王思哲和材料学院陈海元博士后为该论文的配合第一作者,进步前辈电能源手艺研究中间廖家轩研究员、吴孟强传授和加拿年夜西安粗略年夜学孙学良院士为结合通信作者,电子科技年夜学材料与能源学院为第一作者和第一通信单元,合作研究单元为加拿年夜西安粗略年夜学。《ACS Energy Letters》是新晋电化学科学范畴顶级期刊杂志之一,收录了该范畴最前沿的优异论文,首个影响因子为12.277。

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Table  of content

  跟着全球经济成长,居平易近糊口程度提高与能源范畴的成长互相关注。石油、煤炭、自然气等不成再生能源的过度利用耗损激发了一系列的严重情况问题,如二氧化碳排放量增添、全球天气变暖、海平面上升等。在这一情势下,人类必需要斟酌加速成长和操纵可再生能源。能源的存储与转化是此中主要的一个手艺环节。在储能器件中,锂离子二次电池凭仗较高的储能密度、杰出的充放电能力、较高利用寿命等长处,已成为人们糊口中紧密亲密利用的存储装备之一,鞭策了电动汽车动力系统、可再生能源存储系统的推行利用,展现了广漠的前景。

  但是,贸易化的锂离子电池受限在材料本征的低理论容量与低的库伦效力,电池的能量密度凡是低在200Wh·kg-1,愈来愈难以知足动力电池范畴的高续航利用需求。是以,成长新型高能量能源存储装备已成为此后能源成长范畴一个主要的研究标的目的。在浩繁电化学存储装备中,锂硫电池成为此中最具成长前景的能源存储器件之一。锂硫电池正极材料采取单质硫为活性物资,具有高达1672 mAh·kg-1的理论容量,和高达2567 Wh·kg-1的理论能量密度。同时,硫资本丰硕、本钱低廉、情况友爱,很是合适成长为高能量密度的能源动力存储器件。鉴在此,吴孟强传授团队操纵钒基材料对多硫化物的高效催化转化感化,连系碳纳米管阵列的高导电性,开辟了一种具有高负载量、高能量密度的复合VS4-NCNT 电极 (简称VS@NT)。

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图一:自支持VS@NT复合锂硫电池集流体的制备流程图

  如图一所示,本文操纵原子层沉积、化学气相沉积和水热法等纳米化手段制备了桃核状VS4纳米小球散布在的NCNT阵列概况柔的性自支持复合集流体作为锂硫电池电极。VS@NT集流体比拟纯碳纸比概况积提高了近60倍,可以负载更多的硫单质。

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  如图二所示,因为VS4怪异平行链状布局致使的链间的强范德华力,多硫化物很轻易在VS4链间位置获得不变,经由过程DFT理论计较,VS4对Li2S4、Li2S6和Li2S8具有很强的吸引力,吸附能别离为2.35、-1.45和-1.77 eV,从而有用吸附多硫化物。经由过程XPS谱阐发,VS4可以有用催化转化多硫化物生成硫代硫酸盐(S2O32-),然后再经由过程硫代硫酸盐将长链多硫化物Li2Sx(x³4)转化为短链Li2S2/Li2S。最后,经由过程同步辐射手艺证实,VS4是一种可逆的催化转化前言,经由过程其不竭地还原氧化进程,高效吸附并催化转化多硫化物,有用按捺了多硫化物的穿梭效应,从而获得了不变的长轮回机能。

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图三:高硫负载量下的电化学机能和机理示意图

  如图三所示,作为锂硫电池正极材料,表示出优良的电化学机能,包罗不变的长轮回机能:在2 C电流下轮回1200圈,超低的容量衰减率0.037%),高负载量下的高面积比容量:硫负载量为9.6 mg×cm-2时,面积比容量达13.0 mAh·cm-2且不变轮回跨越120圈,能量密度达243.4Wh·kg-1。

  吴孟强传授团队旨力在能源转换与存储范畴交叉性科学研究,首要包罗高机能锂离子、钠离子、钾离子二次电池,高机能超等电容器和电容电池,高比能锂/氧族电池和全固态电池,多功能石墨烯、气凝胶和柔性可穿着电子器件等范畴,获得了一系列研究功效。

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

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  最近几年来,团队增强国际学术合作与人材培育,博士生王思哲前去加拿年夜西安粗略年夜学孙学良院士团队结合培育,已颁发影响因子高在10的论文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

  文章链接: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

  文章链接: 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

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

编纂:卜一珂  / 审核:王晓刚  / 发布者:陈伟

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