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“穿梭效應(yīng)”、緩慢的氧化還原動力學(xué)和短的生命周期嚴(yán)重限制了鋰硫電池的實際應(yīng)用。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)張嘉恒、劉向力等開發(fā)了N、F和B共摻雜的NFBCoFe₂O_4-x@MWCNTs，其具有離子液體（ILs）引入的富氧空位（OVs），被設(shè)計為一種有效的多功能隔膜涂層，以捕獲多硫化物并加速氧化還原動力學(xué)。

圖1 NFBCoFe₂O_4-x@MWCNTs制備及表征

在此，作者將NFBCoFe₂O_4-x@MWCNTs通過真空輔助自組裝方法涂覆在聚丙烯（PP）隔膜的表面，以抑制“穿梭效應(yīng)”并加速多硫化物的氧化還原動力學(xué)。

豐富的N、F和B雜原子增強(qiáng)了NFBCoFe₂O_4-x@MWCNTs的多硫化物親和力，而富集的OVs進(jìn)一步提高了多硫化物轉(zhuǎn)化的電催化能力。此外，涂層還可以有效促進(jìn)鋰的均勻沉積，從而有助于其長循環(huán)的穩(wěn)定性。

圖2 多硫化物的氧化還原反應(yīng)研究

因此，基于NFBCoFe₂O_4-x@MWCNTs隔膜的電池表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能：1.0 C 在下的初始比容量高達(dá)1034 mAh g^-1，循環(huán)1000次后保持了871 mAh g^-1，平均每個循環(huán)的容量衰減僅為0.016%。

即使在8.0 mg cm^-2的高硫負(fù)載下，具有改性隔膜的電池仍可提供7.22 mAh cm^-2的高面積容量。NFBCoFe₂O_4-x@MWCNTs協(xié)同結(jié)合了豐富的共摻雜N、F和B雜原子以及富集OVs的優(yōu)勢，同時實現(xiàn)了增強(qiáng)的吸附能力和催化活性，在鋰硫電池產(chǎn)業(yè)化過程中顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/span>

圖3 鋰硫電池性能

Ionic-Liquid-Assisted Synthesis of N, F, and B Co-Doped CoFe2O4?x on Multiwalled Carbon Nanotubes with Enriched Oxygen Vacancies for Li–S Batteries. Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202111084

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哈工大張嘉恒/劉向力AFM：多元素?fù)诫s及氧空位引入顯著提高鋰硫電池性能

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