文档名：钒基硫化物MXene异质催化剂的制备及锂硫电池催化机理对比研究
摘要：锂硫电池因其高的理论比容量与能量密度而被视为最具前景的储能电池之一,但锂硫电池中活性物质硫及其放电产物Li2S的低导电性、充放电过程产生的中间产物的穿梭效应、缓慢的硫氧化还原动力学等问题造成了严重的容量衰减,限制了其实际应用.本文通过一步水热法合成3种不同的钒基硫化物@MXene异质结构催化剂,并将其应用于锂硫电池正极宿主.结果表明相比于VS4@MXene和V5S8@MXene,VS2@MXene具有更大的比表面积与电化学活性面积,为锂硫电池提供了更多的活性位点,从而提高电化学反应动力学.本文实验与密度泛函理论(DensityFunctionalTheory,DFT)计算结果表明,VS2@MXene具有更强的多硫化物吸附能力与电子导电性,有效地缓解了多硫化物的穿梭效应并提高了硫的利用率.以S/VS2@MXene为正极的锂硫电池,在1C的电流密度下实现了815.4mAh·g-1的首圈放电比容量,并在400圈循环后,仍然能保持在645.4mAh·g-1的可逆比容量.本文为锂硫电池中钒基硫化物正极催化材料的选择提供了一定的思路.
Abstract：Becauseofhightheoreticalspecificcapacityandenergydensity,lithium-sulfurbatteries(LSBs)areregardedasoneofthemostpromisingenergystoragebatteries.However,thelowconductivityoftheactivesulfurandtheLi2Sdischargeproduct,theshuttleeffectofintermediateproductsproducedbythecharginganddischargingprocess,andseriouscapacitydegradationcausedbytheslowsulfurredoxkinetics,limitsthepracticalapplicationofLSB.Herein,threedifferentvanadiumsulfide@MXenehetero-structurecatalystsweresynthesizedbyone-stephydrothermalmethodandappliedtothecathodehostinLSBs.ComparedwithVS4@MXeneandV5S8@MXene,VS2@MXenehasthelargestspecificsurfaceareaandelectrochemicalactivesurfacearea,whichprovidesmoreactivesitesinLSBs,therebyimprovingtheelectrochemicalreactionkinetics.Meanwhile,theexperimentalandDensityFunctionalTheory(DFT)theoreticalcalculationresultsshowthattheVS2@MXenehasthestrongestpolysulfideadsorptionabilityandelectronicconductivity,whicheffectivelyalleviatestheshuttleeffectofpolysulfidesandimprovestheutilizationofsulfur.LSBswithS/VS2@MXeneasthecathodeachieveaninitialdischargespecificcapacityof815.4mAh·g-1andstillmaintainareversiblespecificcapacityof645.4mAh·g-1after400cyclesat1C.Thisresearchprovidessomeinsightsfortheselectionofvanadium-basedsulfideasthecatalyticmaterialsandhostsinlithium-sulfurbatteries.
作者：王心英 陈丽 张嘉城 玉耀江 王译 李运勇Author：WangXin-ying ChenLi ZhangJia-cheng YuYao-jiang WangYi LiYun-yong
作者单位：广东工业大学材料与能源学院,广东广州510006
刊名：广东工业大学学报
Journal：JournalofGuangdongUniversityofTechnology
年，卷(期)：2024, 41(3)
分类号：TB383.2TM912
关键词：锂硫电池 钒基硫化物 催化转化 异质结构
Keywords：lithium-sulfurbatteries vanadium-basedsulfide catalyticconversion heterogeneousstructure
机标分类号：O643.36TQ426.6TM912.9
在线出版日期：2024年6月19日
基金项目：国家自然科学基金，广东省自然科学基金资助面上项目钒基硫化物-MXene异质催化剂的制备及锂硫电池催化机理对比研究[
期刊论文] 广东工业大学学报--2024, 41(3)王心英 陈丽 张嘉城 玉耀江 王译 李运勇锂硫电池因其高的理论比容量与能量密度而被视为最具前景的储能电池之一,但锂硫电池中活性物质硫及其放电产物Li2S的低导电性、充放电过程产生的中间产物的穿梭效应、缓慢的硫氧化还原动力学等问题造成了严重的容量衰减,限...参考文献和引证文献
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引证文献
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