主要观点总结
本文研究了水系锌硫电池中硫正极的内部电子转移通道设计,通过引入硒(Se)来改善硫(S)的导电性和反应动力学。在S内部构建电子转移通道以重置S电子分布,从而提高S正极的电子电导和活性材料与催化剂的亲和力。文章介绍了作者的工作背景、研究内容、实验方法和结果,以及该研究的结论和可能的未来研究方向。
关键观点总结
关键观点1: 研究背景
水系锌硫电池具有理论比容量高、资源丰富、安全无毒等优势,但硫(S)的绝缘性及其与催化剂的不亲和问题限制了其应用。研究人员通常设计高导电硫宿主和引入催化剂来解决上述问题。
关键观点2: 研究内容
基于同族元素电负性差异,在绝缘的S内部建立Se-S电子转移通道,其中Se的供电子效应致使活性材料中S处于富电子状态,Se处于贫电子状态。这种设计提高了S正极的电子电导,优化了活性材料与极性碘催化剂的亲和力。
关键观点3: 实验方法和结果
通过X射线衍射光谱(XRD)、拉曼(Raman)光谱、X射线光电子能谱(XPS)等实验手段表征了SexS1-x正极材料的结构和性质。电化学性能测试表明,Se0.06S0.94@HCS在扣式电池和软包电池中表现出优异的循环稳定性和倍率容量。
关键观点4: 结论和展望
该研究为同族电子供体加速水系锌硫电池固-固转化反应提供了新的见解。通过内部电子转移通道的设计,有效促进了S的转化反应过程和稳定性提升。未来,该策略有望为水系锌硫电池的实际应用提供新的思路和方法。
文章预览
【研究背景】 水系锌硫电池具有理论比容量高(1675 mAh g-1)、资源丰富、安全无毒等优势,是发展低成本、高安全以及高能量密度水系电池的潜在方向。然而,绝缘性硫(S)及其放电产物硫化锌(ZnS)之间缓慢的固-固转化反应导致电池极化大、活性材料/催化剂不亲和导致材料可逆程度低的问题严重限制了水系锌硫电池的应用。研究人员通常设计高导电硫宿主以及引入催化剂来解决上述问题。尽管通过改善外部影响因素(宿主和催化剂设计)可以在一定程度上提升S的氧化还原反应动力学,但基于外部环境的性能提升高度依赖其与S的物理接触,这对于固-固转化反应的水系锌硫电池而言较难调控。因此,从S自身结构问题出发,解决其导电性差、与催化剂不亲和、固-固转化反应动力学缓慢等问题是发展水系锌硫电池的关键挑战。 【工作介绍】 近日
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