Neue Synthesemethode verbessert die elektrochemische Leistung von Lithium-Schwefel-Batterien
Die hohen Energie- und Kosteneigenschaften von Lithium-Schwefel-Batterien (LSB) haben sie zu einer vielversprechenden Energiespeichertechnologie für energieintensive Anwendungen, wie tragbare Geräte und Elektrofahrzeuge, gemacht.
Symbolbild
Computer-generated image
Ihre kommerzielle Anwendbarkeit wird jedoch durch die hysteretische Reaktionskinetik der Elektroden und den Shuttle-Effekt von Lithiumpolysulfiden (die Hin- und Herdiffusion von Polysulfid zwischen Anode und Kathode) behindert.
In einer in der KeAi-Fachzeitschrift Green Energy & Environment veröffentlichten Studie beschreibt eine Gruppe von Forschern aus China eine bifunktionale Zwischenschicht aus Metalloxid/Kohlenstoffnanofasern mit hoher Entropie (HEO/CNFs), die sie mit einem einfachen Elektrospinnverfahren für LSBs entwickelt haben.
Dr. Yongzhu Fu, Professor an der Universität Zhengzhou in China, erklärt: "Die Kombination aus polarem Metalloxid und entropie-induziertem Chemisorptionseffekt kann das Pendeln und den Verlust von Polysulfiden auf der Kathodenseite wirksam reduzieren. In Anbetracht dieser Vorteile ist die Entwicklung einer effizienten und charakteristischen Zwischenschicht aus Metalloxiden mit hoher Entropie für LSBs von Vorteil."
Huarong Fan, Doktorand an der Universität Zhengzhou, entwickelte die neue Synthesemethode, die laut Dr. Xin Wang, Professor an der Universität Zhengzhou, deshalb so gut funktioniert, weil "die CNFs mit ihren hochporösen Netzwerken Transportwege für Li+ und e-sowie einen physikalischen Siebeffekt bieten, der den Übergang von Lithiumpolysulfiden (LiPS) begrenzt. Insbesondere die grapevine-ähnlichen HEO-Nanopartikel erzeugen Metall-Schwefel-Bindungen mit LiPS, die aktive Materialien effizient verankern."
Die einzigartige Struktur und Funktion der Zwischenschicht verleihen den LSBs eine hervorragende elektrochemische Leistung, d. h. eine hohe spezifische Kapazität von 1381 mAh g-1 bei 0,1 C und 561 mAh g-1 bei 6 C.
Nach Ansicht von Prof. Wang "stellt diese Arbeit nicht nur einen effektiven Weg zur Herstellung von HEO-Zwischenschichten für LSBs dar, sondern trägt auch zur Weiterentwicklung von Materialien mit hoher Entropie bei."
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