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劉金云/胡超權(quán)/張會(huì)剛Small：一種抑制多硫化物的一體式多孔微膠囊鋰硫電池正極

開(kāi)發(fā)用于高能量密度鋰硫（Li-S）電池的新興材料對(duì)于抑制多硫化物的穿梭效應(yīng)和適應(yīng)硫的體積變化具有重要意義，但目前開(kāi)發(fā)用于高性能Li-S電池的含量子點(diǎn)的新興正極，以及建立通用且可控的制備方法仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。

在此，安徽師范大學(xué)劉金云教授、中科院過(guò)程工程研究所胡超權(quán)研究員及南京大學(xué)張會(huì)剛教授等人開(kāi)發(fā)了一種新型多孔微膠囊系統(tǒng)作為鋰硫電池正極，該系統(tǒng)包含碳納米管/二氧化錫量子點(diǎn)/S（CNTs/QDs/S）復(fù)合核和通過(guò)液體驅(qū)動(dòng)同軸微流體方法制備的多孔殼。

微膠囊中封裝的CNT為電子傳輸提供了途徑，碳納米管上的SnO₂QD通過(guò)強(qiáng)吸附固定多硫化物，DFT計(jì)算結(jié)合能證明了這一點(diǎn)。微膠囊的多孔殼有利于離子擴(kuò)散和電解液滲透，空隙可以適應(yīng)硫的體積變化。

圖1. 多孔CNTs/QDs/S微膠囊正極的電化學(xué)性能

基于多孔CNTs/QDs/S微膠囊的Li-S電池在0.1 C下循環(huán)100次后顯示出1025 mAh g^-1的高容量。

當(dāng)硫負(fù)載量為2.03 mg cm^-2時(shí)，電池顯示出700 次循環(huán)的穩(wěn)定循環(huán)壽命，庫(kù)侖效率超過(guò)99.9%，重復(fù)測(cè)試期間可恢復(fù)的倍率性能，以及在-5 和45°C 下的良好溫度耐受性，這表明在不同條件下的應(yīng)用潛力。

圖2. 吸附多硫化物的DFT計(jì)算

A Polysulfides-Confined All-in-One Porous Microcapsule Lithium-Sulfur Battery Cathode, Small 2021. DOI: 10.1002/smll.202103051

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