化学学报 ›› 2023, Vol. 81 ›› Issue (5): 496-501.DOI: 10.6023/A23020020 上一篇 下一篇
研究论文
投稿日期:
2023-02-02
发布日期:
2023-04-06
基金资助:
Zhenxin Zhao, Yikun Yao, Jiajun Chen, Rong Niu, Xiaomin Wang()
Received:
2023-02-02
Published:
2023-04-06
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锂硫电池由于高能量密度和成本低等优势有望成为下一代高比能二次电池. 然而中间产物多硫化物的穿梭效应以及滞后的反应动力学严重阻碍了其实际应用. 本研究通过一步喷雾热解得到了一种高熵金属磷酸盐(HEPi)催化剂, 将其应用于硫正极宿主. HEPi丰富的多孔结构不仅有利于实现硫的封装、限域, 保证电解液的充分浸润, 而且其对多硫化物的化学吸附有增强作用, 同时能够加速多硫化物的快速转化, 从而抑制多硫化物的穿梭效应, 提高了硫的活性物质利用率. 测试结果表明, 组装的电池容量在0.1 C电流密度下能获得1477.3 mAh•g-1的高放电容量. 即使在2 C高的电流密度下, 其容量仍能保持在782 mAh•g-1. 本工作为高熵材料在锂硫电池中的应用提供了前景.
赵振新, 姚一琨, 陈佳骏, 牛蓉, 王晓敏. 一种高熵磷酸盐正极宿主实现高稳定性锂硫电池[J]. 化学学报, 2023, 81(5): 496-501.
Zhenxin Zhao, Yikun Yao, Jiajun Chen, Rong Niu, Xiaomin Wang. A High-entropy Phosphate Cathode Host towards High-stability Lithium-sulfur Batteries[J]. Acta Chimica Sinica, 2023, 81(5): 496-501.
[1] |
Wang, P.; Xi, B.; Huang, M.; Chen, W.; Feng, J.; Xiong, S. Adv. Energy Mater. 2021, 11, 2002893.
doi: 10.1002/aenm.v11.7 |
[2] |
Liu, Y. T.; Liu, S.; Li, G. R.; Gao, X. P. Adv. Mater. 2020, 33, e2003955.
|
[3] |
He, Y.; Zhao, Y.; Zhang, Y.; He, Z.; Liu, G.; Li, J.; Liang, C.; Li, Q. Energy Storage Materials 2022, 47, 434.
doi: 10.1016/j.ensm.2022.02.006 |
[4] |
Li, X.; Zhang, Y.; Wang, S.; Liu, Y.; Ding, Y.; He, G.; Zhang, N.; Yu, G. Nano Lett. 2020, 20, 701.
doi: 10.1021/acs.nanolett.9b04551 |
[5] |
Guo, W.; Han, Q.; Jiao, J.; Wu, W.; Zhu, X.; Chen, Z.; Zhao, Y. Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 7267.
doi: 10.1002/anie.v60.13 |
[6] |
Liu, T.; Hu, H.; Ding, X.; Yuan, H.; Jin, C.; Nai, J.; Liu, Y.; Wang, Y.; Wan, Y.; Tao, X. Energy Storage Mater. 2020, 30, 346.
|
[7] |
Liu, H.; Jia, G.; Zhu, S.; Sheng, J.; Zhang, Z.; Li, Y. Acta Chim. Sinica 2022, 80, 89. (in Chinese)
doi: 10.6023/A21080381 |
刘汉鼎, 贾国栋, 朱胜, 盛建, 张则尧, 李彦, 化学学报, 2022, 80, 89.)
|
|
[8] |
Geng, X.; Lin, R.; Gu, X.; Su, Z.; Lai, C. Chinese J. Chem. 2021, 39, 1523.
doi: 10.1002/cjoc.v39.6 |
[9] |
Zhao, Z.; Yi, Z.; Li, H.; Pathak, R.; Yang, Z.; Wang, X.; Qiao, Q. Nano Energy 2021, 81, 105621.
doi: 10.1016/j.nanoen.2020.105621 |
[10] |
Zhao, Z.; Duan, Y.; Chen, F.; Tian, Z.; Pathak, R.; Elam, J.; Yi, Z.; Wang, Y.; Wang, X. Chem. Eng. J. 2022, 450, 138310.
doi: 10.1016/j.cej.2022.138310 |
[11] |
Feng, S.; Fu, Z. H.; Chen, X.; Zhang, Q. InfoMat 2022, 4, e12304.
|
[12] |
Abdelhafiz, A.; Wang, B.; Harutyunyan, A.; Li, J. Adv. Energy Mater. 2022, 12, 2200742.
doi: 10.1002/aenm.v12.35 |
[13] |
Xie, P.; Yao, Y.; Huang, Z.; Liu, Z.; Zhang, J.; Li, T.; Wang, G.; Shahbazian-Yassar, R.; Hu, L.; Wang, C. Nat. Commun. 2019, 10, 4011.
doi: 10.1038/s41467-019-11848-9 |
[14] |
Wang, Z.; Zhang, X.; Wu, X.; Pan, Y.; Li, H.; Han, Y.; Xu, G.; Chi, J.; Lai, J.; Wang, L. Chem. Eng. J. 2022, 437, 135375.
doi: 10.1016/j.cej.2022.135375 |
[15] |
Yang, J.; Guo, D.; Zhao, S.; Lin, Y.; Yang, R.; Xu, D.; Shi, N.; Zhang, X.; Lu, L.; Lan, Y. Q.; Bao, J.; Han, M. Small 2019, 15, e1804546.
|
[16] |
Zhao, Z.; Yi, Z.; Li, H.; Pathak, R.; Cheng, X.; Zhou, J.; Wang, X.; Qiao, Q. Nanoscale 2021, 13, 14777.
doi: 10.1039/D1NR03390E |
[17] |
Shen, Z.; Zhou, Q.; Yu, H.; Tian, J.; Shi, M.; Hu, C.; Zhang, H. Chinese J. Chem. 2021, 39, 1138.
doi: 10.1002/cjoc.v39.5 |
[18] |
Xia, G.; Ye, J.; Zheng, Z.; Li, X.; Chen, C.; Hu, C. Carbon 2021, 172, 96.
doi: 10.1016/j.carbon.2020.09.094 |
[19] |
Chen, Y.; Zhang, W.; Zhou, D.; Tian, H.; Su, D.; Wang, C.; Stockdale, D.; Kang, F.; Li, B.; Wang, G. ACS Nano 2019, 13, 4731.
doi: 10.1021/acsnano.9b01079 pmid: 30924635 |
[20] |
Zhang, K.; Zhao, Z.; Wang, X. J. Alloy. Compd. 2022, 906, 164376.
doi: 10.1016/j.jallcom.2022.164376 |
[21] |
Cui, M.; Yang, C.; Li, B.; Dong, Q.; Wu, M.; Hwang, S.; Xie, H.; Wang, X.; Wang, G.; Hu, L. Adv. Energy Mater. 2020, 11, 2002887.
doi: 10.1002/aenm.v11.3 |
[22] |
Qiao, H.; Wang, X.; Dong, Q.; Zheng, H.; Chen, G.; Hong, M.; Yang, C.-P.; Wu, M.; He, K.; Hu, L. Nano Energy 2021, 86, 106029.
doi: 10.1016/j.nanoen.2021.106029 |
[23] |
Li, Y.; Wu, H.; Wu, D.; Wei, H.; Guo, Y.; Chen, H.; Li, Z.; Wang, L.; Xiong, C.; Meng, Q.; Liu, H.; Chan, C. Adv. Sci. (Weinh) 2022, 9, e2200840.
|
[24] |
Zhang, J.; You, C.; Lin, H.; Wang, J. Energy Environ. Mater. 2022, 5, 731.
doi: 10.1002/eem2.v5.3 |
[25] |
Hu, Z.; Yang, L.; Wang, X.; Wu, Q.; Chen, G.; Cheng, X.; Jiao, L.; He, J. Acta Chim. Sinica 2022, 80, 896. (in Chinese)
doi: 10.6023/A22030117 |
胡征, 杨立军, 王喜章, 吴强, 陈光海, 程雪怡, 焦柳, 何家伟, 化学学报, 2022, 80, 896.)
|
|
[26] |
Yao, W.; Tian, C.; Yang, C.; Xu, J.; Meng, Y.; Manke, I.; Chen, N.; Wu, Z.; Zhan, L.; Wang, Y.; Chen, R. Adv. Mater. 2022, 34, e2106370.
|
[27] |
Wang, X.; Zhao, Z.; Cheng, X.; Chen, F. Acta Chim. Sinica 2021, 79, 941. (in Chinese)
doi: 10.6023/A21030117 |
王晓敏, 赵振新, 程晓琴, 陈锋, 化学学报, 2021, 79, 941.)
|
|
[28] |
Jiang, B.; Tian, D.; Qiu, Y.; Song, X.; Zhang, Y.; Sun, X.; Huang, H.; Zhao, C.; Guo, Z.; Fan, L.; Zhang, N. Nanomicro Lett. 2021, 14, 40.
|
[29] |
Zhao, Z.; Yi, Z.; Duan, Y.; Pathak, R.; Cheng, X.; Wang, Y.; Elam, J.; Wang, X. Chem. Eng. J. 2023, 463, 142397.
doi: 10.1016/j.cej.2023.142397 |
[30] |
Li, M.; Liu, W.; Luo, D.; Chen, Z.; Amine, K.; Lu, J. ACS Energy Lett. 2022, 7, 577.
doi: 10.1021/acsenergylett.1c02531 |
[1] | 李子奇, 刘力玮, 毛承晖, 周常楷, 夏旻祺, 沈桢, 郭月, 吴强, 王喜章, 杨立军, 胡征. 钴取代多金属氧酸盐作为可溶性介质提升锂硫电池性能[J]. 化学学报, 2023, 81(6): 620-626. |
[2] | 周俊粮, 赵振新, 武庭毅, 王晓敏. 多功能磷化铁碳布(FeP/CC)中间层高效催化多硫化物实现锂硫电池的高容量与高稳定性[J]. 化学学报, 2023, 81(4): 351-358. |
[3] | 何家伟, 焦柳, 程雪怡, 陈光海, 吴强, 王喜章, 杨立军, 胡征. 金属有机框架衍生的空心碳纳米笼的结构调控与锂硫电池性能研究[J]. 化学学报, 2022, 80(7): 896-902. |
[4] | 陈锋, 程晓琴, 赵振新, 王晓敏. 分级多孔N, P共掺杂rGO改性隔膜增强锂硫电池的循环稳定性[J]. 化学学报, 2021, 79(7): 941-947. |
[5] | 林碧霞, 黄颖珊, 陈帅, 邢震宇. 钠硒电池关键材料的研究进展[J]. 化学学报, 2021, 79(5): 641-648. |
[6] | 王啸, 李有彬, 杜玲玉, 高福杰, 吴强, 杨立军, 陈强, 王喜章, 胡征. 石墨烯包覆的硫填充碳纳米笼自支撑整体材料的制备及其锂硫电池性能研究[J]. 化学学报, 2018, 76(8): 627-632. |
[7] | 黄佳琦, 孙滢智, 王云飞, 张强. 锂硫电池先进功能隔膜的研究进展[J]. 化学学报, 2017, 75(2): 173-188. |
[8] | 李宛飞, 马倩, 郑召召, 张跃钢. 三维氮掺杂碳纳米带的制备及其在锂硫电池中的应用[J]. 化学学报, 2017, 75(2): 225-230. |
[9] | 金朝庆, 谢凯, 洪晓斌. 锂硫电池电解质研究进展[J]. 化学学报, 2014, 72(1): 11-20. |
[10] | 李璐,吴玲玲,郜洪文,潘琦,李硕. 水溶性有机物与细胞膜的结合作用[J]. 化学学报, 2008, 66(5): 581-586. |
[11] | 费正皓, 刘总堂, 刘福强, 李爱民, 陈金龙, 张全兴. 化学修饰的吸附树脂对2,4,6-三氯苯酚的吸附研究[J]. 化学学报, 2007, 65(15): 1515-1520. |
[12] | 夏树伟,高林娜,徐香,孙雅丽,夏少武. 丙烯腈在Cu(100)表面化学吸附的密度泛函理论研究[J]. 化学学报, 2006, 64(1): 27-31. |
[13] | 华春燕,李娟,戴立益,单永奎. 锌硅钼钨多元取代多金属含氧簇合物的合成、表征及其催化异丙醇气相反应的活性[J]. 化学学报, 2005, 63(22): 2082-2088. |
[14] | 张秀丽,刘辉,魏雨,马子川. 纺锤形α-Fe2O3粒子的溶液催化合成[J]. 化学学报, 2005, 63(12): 1141-1146. |
[15] | 徐昕,王南钦,吕鑫,张乾二. Pd~n-CO(n=1~7)簇模型的从头算研究[J]. 化学学报, 1995, 53(7): 0-. |
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