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增加硫的質(zhì)量負(fù)載和盡量減少電解液的量仍然是發(fā)展高能量密度Li-S電池的主要挑戰(zhàn)，這需要通過(guò)材料開(kāi)發(fā)和機(jī)理分析的共同努力來(lái)解決。

圖1 材料表征

耶魯大學(xué)王海梁、Hongmin Wang、中山大學(xué)吳明娒等開(kāi)發(fā)了一種具有高硫質(zhì)量負(fù)載的催化活性的電極，并分析了相應(yīng)的Li-S電池在貧電解質(zhì)條件下的循環(huán)和失效行為。

具體而言，作者采用棉花開(kāi)發(fā)了一種均勻地裝飾著CeO_x納米結(jié)構(gòu)的三維碳電極，憑借導(dǎo)電的多孔碳網(wǎng)絡(luò)和具有催化活性的CeO_x位點(diǎn)，該電極可以在不影響其電化學(xué)性能的情況下加載高達(dá)14 mg cm^-2的硫。

此外，在6 μL mg^-1的低E/S比率下，S/CeO_x/C電極提供了高達(dá)1200 mAh g^-1的比容量和超過(guò)180次循環(huán)的穩(wěn)定充電/放電。

圖2 電化學(xué)性能對(duì)比

此外，這項(xiàng)工作發(fā)現(xiàn)，Li||S/CeO_x/C電池通常在高電流密度的充電步驟中失敗，這是由于電化學(xué)沉積的鋰枝晶穿透隔膜造成的局部短路，而這是以前被忽視的在貧電解液條件下運(yùn)行的電池特有的失敗模式。

為在未來(lái)的工作中提供更好的Li-S電池，硫正極的其余問(wèn)題可能需要與現(xiàn)有的負(fù)極問(wèn)題（如鋰枝晶的生長(zhǎng)）同時(shí)解決。這項(xiàng)工作顯示了材料開(kāi)發(fā)和機(jī)理分析在推動(dòng)下一代高能電池技術(shù)方面的力量。

圖3 導(dǎo)致電池失效的局部短路機(jī)制示意

High Mass Loading Li-S Batteries Catalytically Activated by Cerium Oxide: Performance and Failure Analysis under Lean Electrolyte Conditions. Advanced Materials 2023. DOI: 10.1002/adma.202302771

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AM：高負(fù)載Li-S電池在貧電解液條件下的性能和失效分析

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