鈉硫和鉀硫電池具有高能量密度,與鋰、鈷和鎳元素等稀有資源相比,使用天然更豐富、更實惠的金屬,激發了強烈的研究興趣。然而,用于Na/K儲存的硫陰極受到可溶性多硫化物穿梭、較大體積變形和緩慢氧化還原動力學的困擾。
有鑒于此,暨南大學李丹教授、賓德善教授等報道一種以微生物和元素硫為反應物構筑導電有機硫聚合物微型籠狀結構的方式解決這些問題,實現了穩定的高容量鈉硫和鉀硫電池。
共價鍵合的短鏈硫物種能夠實現優異的反應動力學,能夠避免可溶性多硫化物的形成。具有內置腔的微型籠結構緩解體積變形,并且確保電極的彈性。得到的導電有機硫聚合物實現了高容量和優異的可循環性,以及具有前景的倍率性能和電池庫侖效率。
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作為K-S電池陰極提供了1206.5 mAh g-1的高容量,優異的循環性能(1100次循環后容量保持率>99%),這比目前最先進的S陰極明顯更好。這項工作為簡單方便的方案構筑高性能導電有機硫陰極材料提供新的方法。
參考文獻
Xian Zeng, Zi-Jian Yi, Guo-Yu Zhu, Ning-Ning Zhu, Yan-Fei Chen, Ji-Miao Xiao, Run-Hang Chen, Menghua Yang, Hongchang Jin, De-Shan Bin*, and Dan Li*, Stable Na/K–S Batteries with Conductive Organosulfur Polymer Microcages as Cathodes, J. Am. Chem. Soc. 2024
DOI: 10.1021/jacs.4c11845
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c11845