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一、文章概述

高理論比容量和豐富的資源使硫成為鋰−金屬電池的理想陰極材料。然而，多硫化鋰(LiPSs)的穿梭效應(yīng)和緩慢的還原反應(yīng)動(dòng)力學(xué)嚴(yán)重影響了電池的性能。在此，我們報(bào)道了一種新型−-Ti₃C₂TxMXene氣凝膠，具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，作為鋰−硫電池(LiSBs)的硫主陰極材料，有利于LiPSs的吸附/催化轉(zhuǎn)化。溶解的LiPSs可以通過化學(xué)吸附快速捕獲，然后在d-Ti3C2TxMXene表面被低配位態(tài)Ti催化成不溶的Li₂S。吸附和催化的結(jié)合極大地提高了lisb的容量和循環(huán)性能。在硫質(zhì)量載荷為1.5mmcm⁻²時(shí)，使用硫@GM0.4復(fù)合電極的電池獲得了優(yōu)異的循環(huán)性能。

二、圖文導(dǎo)讀

圖1.(a)GMr的合成的示意圖；(b)SEM，(c，d)TEM，(e)(f)Ti、(g)C和(h)O和(i−k)HRTEM圖像的HAADF-STEM和EELS元素映射圖像。

圖2.(a)d-Ti3C2TxMXene、TMene、(b)1.5、(c)GM1、(d)GM0.67、(e)GM0.5和(f)GM0.4的XPS分析圖。

圖3.GMr對(duì)LiPSs轉(zhuǎn)化的催化和吸附性能圖。

三、全文總結(jié)

綜上所述，合成了一系列d-Ti3C2TxMXene/X二氧化鈦不同比例的陰極材料的三維網(wǎng)狀氣凝膠。由三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)提供的多孔結(jié)構(gòu)的分層分布可以有效地促進(jìn)鋰離子的擴(kuò)散，從而降低濃度的極化。重要的是，具有較低配位態(tài)鈦的宿主材料可以增強(qiáng)硫的電化學(xué)氧化還原反應(yīng)。在還原氧化石墨烯上攜帶的二氧化鈦納米顆粒增加了非極性表面的極性位點(diǎn)。成功地在GM0.4中構(gòu)建了一個(gè)能夠有效吸收LiPSs并顯著催化其與Li₂S對(duì)話的多功能界面。LiPSs的催化轉(zhuǎn)化和吸附之間的協(xié)同作用可以有效地解決LiPSs的穿梭效應(yīng)和緩慢的還原動(dòng)力學(xué)，從而提高LiSBs的性能。這項(xiàng)工作為設(shè)計(jì)對(duì)高性能LiSBs具有催化/吸附雙效應(yīng)的先進(jìn)導(dǎo)電主機(jī)提供了新的見解。

文章鏈接：

https://doi.org/10.1021/acsami.1c17881

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