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花粉衍生多孔碳复合电极材料高效调控多硫化物吸附及超稳定高温锂硫电池
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锂硫电池具有高比容量、高能量密度优势，有望成为下一代二次储能器件。遗憾的是，硫导电性差、放电过程中体积膨胀严重，以及“穿梭效应”引起的容量衰减限制了锂硫电池的应用。近年来，越来越多的研究人员将碳材料和极性材料作为硫的载体用于锂硫电池。碳提高电极导电性，多孔碳的孔隙可以用来缓冲硫的体积膨胀，极性材料对多硫化物有强吸附性，可以大幅降低容量衰减。此外，高温工作环境使“穿梭效应”更加严重，对锂硫电池提出更大的挑战。 基于此，浙江大学叶志镇院士团队的吕建国课题组提出了一种具有普适性的能够高效调控多硫化物吸附能力的多孔碳(PC)/Cu3P材料，研制出超稳定高温锂硫电池，郭一川博士为第一作者。基于茶花花粉衍生的多孔碳（CPC），形成的CPC/Cu3P/S电极在0.1C下表现出1205.6 mA h g-1的高比容量，在1C下充放电次循1000环后，衰减率仅为每圈0.038%，初始库仑效率高达98.5%。CPC/Cu3P 锂硫电池可在高温下正常工作，即使在150℃环境中1C电流密度下，仍具有高达545.9 mA h g-1的放电比容量。PC/C  u3P合成方法对不同种类花粉具有普适性，有望成为超稳定高温锂硫电池的理想硫载体。该成果以“Regulating Adsorption Ability toward Polysulfides in Porous Carbon/Cu3P Hybrid for Ultrastable High-Temperature Lithium-Sulfur Battery” 为题发表在Carbon Energy。本文亮点： 1、设计并制备了花粉衍生多孔碳(PC)/Cu3P，作为硫载体用于锂硫电池，提高了电极导电率，缓解了体积膨胀，提高了硫的利用率，该方法具有普适性。 2、Cu3P首次用于锂硫电池，通过理论计算和实验数据，证明了Cu3P对多硫化物具有强吸附作用，显著削弱了“穿梭效应”。 3、室温条件下，PC/Cu3P/S电极具有高初始容量（0.1C时为1205.6 mA h g-1），极低容量衰减率（1C下1000次循环后，每个循环的容量衰减率仅为0.038%），高初始库仑效率（98.5%）。 4、PC/Cu3P锂硫电池可在室温至150℃范围内正常工作，150℃下比容量依然可达到545.9 mA h g-1（电流密度1C），实现了超稳定高温锂硫电池。 Sample Text全部论文均为开放获取，可免费阅读全部文章。点击文末“阅读原文”，即可进入Carbon Energy 2021年第四期主页下载阅读并引用所有文章。2021年Carbon Energy文章及封面免费发表，欢迎大家投稿。 ■ Carbon Enregy纸质版已在国内发行，邮发代号为32-280，欢迎至各地邮局或中国邮政微邮局公众号报刊订阅栏目订阅。  微信尾部logo第三版20200509.jpg |
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