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劉天西/繆月娥EnSM: 氧官能化多孔框架上的可調電場分布觸發(fā)的柔性鋰硫全電池的多尺度均勻鋰調控

具有高理論能量密度的鋰硫（Li-S）電池長期以來一直被認為是一種很有前途的儲能系統(tǒng)。盡管如此，在實際應用中很難同時實現無枝晶鋰金屬負極和穩(wěn)定的硫正極，這也限制了其大規(guī)模應用。

為了解決這個問題，東華大學劉天西教授、繆月娥副研究員等人在此設計了一種氧官能化的介孔碳納米纖維框架，其裝飾有分布良好的鎳納米顆粒作為兩個電極的雙功能主體。理論和實驗的結合結果表明，氧化和介孔結構產生的可調電場可以有效地促進局部納米纖維和整個電極水平的無枝晶鋰金屬的均勻成核和生長。同時，含氧基團與多硫化鋰的強關聯極大地減輕了穿梭效應，導致了令人印象深刻的循環(huán)穩(wěn)定性。

圖1. 半電池的性能測試結果

當將上述最佳電極耦合到具有2.0的超低負正容量比的柔性鋰硫全電池時，新電池表現出卓越的電化學性能，在2.0 C下具有882 mAh g^-1的高倍率容量，且在 300次循環(huán)中，每循環(huán)僅有0.005%的極低容量衰減率。柔性鋰硫電池在不同機械變形下表現出的穩(wěn)定電化學性能為未來在基于雙功能主體的柔性儲能設備中的實際應用鋪平了道路。

圖2. 鋰硫全電池的電化學性能

Multi-Scale Uniform Li Regulation Triggered by Tunable Electric Field Distribution on Oxygen-Functionalized Porous Framework for Flexible Li-S Full Batteries, Energy Storage Materials. 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.07.009

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