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东北师大ACSAEM受ldquo [复制链接]

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1成果简介

锂硫电池(LSB)由于其高能量密度和理论比容量,有望成为最有前途的下一代储能系统之一。然而,锂多硫化物(LiPSs)导电性差、放电时体积膨胀大以及“穿梭效应”严重阻碍了LSB的进一步发展。本文,东北师范大学王春刚教授团队在《ACSAEM》期刊发表名为“Facile“LotusBlooming”StrategytoSynthesizea3DCarbonNanosheet/CarbonNanotubeFrameworkwithEmbeddedCoNanocrystalsforHigh-PerformanceLithium–SulfurBatteries”的论文,研究受“莲花绽放”的启发,通过原位生长碳纳米管合成了由钴纳米晶体/碳纳米片/碳纳米管(Co/CNS/CNT)组成的3D复合主体材料,以一步法从零维的前驱体剥离超薄CNS。正如预期的那样,Co/CNS/CNT的3D结构为电子/离子提供了水平和垂直传输通道,有利于硫的均匀负载和电解质的渗透。此外,Co/CNS/CNT主体材料通过其三维结构和精细的Co纳米晶体实现了物理和化学吸附/催化的协同效应。Co/CNS/CNT-S阴极显示出优异的循环性能(在电流密度为1C的情况下进行次循环后,剩余容量为.6mAhg–1,每个循环的容量衰减率仅为0.06%)。这项工作通过一种简单的策略实现了零维到三维框架的转换,在LSB中具有巨大的应用潜力。

2图文导读

图1.Co/CNS/CNT的合成过程。

图2.(A)Co(OH)2/PAA-NH4NSs(B,C)Co/CNS/CNT的TEM图像(D-F)Co/CNS/CNT的SEM图像。

图3.(A)Co/CNS/CNT和Co/CNS/CNT-S的XRD谱。(B)Co/CNS/CNT、CNS/CNT和CNS的拉曼光谱。(C)Co/CNS/CNT的氮吸附-解吸等温线。(D)Co/CNS/CNT-S在N2下从室温到°C的TGA曲线。

图4.(A)在0.1mVs–1扫描速率下Co/CNS/CNT-S阴极的CV曲线。

(B)Co/CNS/CNT-S、CNS/CNT-S和CNS-S阴极的充放电曲线。(C)由充放电曲线得到的ΔE对应值。(D)Co/CNS/CNT-S正极在0.1到2.0C不同倍率下的恒电流放电-充电曲线。(E)Co/CNS/CNT-S、CNS/CNT-S和CNS-S正极在0.1至2.0C不同倍率下的倍率性能。(F)Co/CNS/CNT-S、CNS/CNT-S和CNS-S阴极的EIS光谱

图6.(A)Co/CNS/CNT-S电池点亮的电子闹钟;(B)速率性能;(C)Co/CNS/CNT-S正极材料在4.0mgcm–2表面负载和0.5C下的循环性能和库仑效率。

文献:

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