杨震宇教授、张泽博士，CEJ观点： CoFe@NC纳米立方体改性隔膜增强多硫化物的化学吸附和催化转化用于高性能锂硫电池- 大数跨境

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杨震宇教授、张泽博士，CEJ观点： CoFe@NC纳米立方体改性隔膜增强多硫化物的化学吸附和催化转化用于高性能锂硫电池

科学材料站

2021-12-09

导读：该论文分析了一种原位锁定在氮掺杂碳纳米立方体中的CoFe合金对多硫化物具有较强的化学吸附和催化转化能力

文章信息

CoFe@NC纳米立方体改性隔膜增强多硫化物的化学吸附和催化转化用于高性能锂硫电池

第一作者：汪云

通讯作者：杨震宇*，张泽*

单位：南昌大学

研究背景

基于多电子转换化学原理的锂硫(Li-S)电池理论能量密度高(2600 Wh kg^-1)，成本低，环境友好，被认为是有前途的下一代储能系统。然而，可溶性多硫化物的穿梭效应和反应动力学缓慢严重阻碍了Li-S电池的实际应用。多硫化物的化学吸附和催化转化的协同机制在高能量密度锂硫电池的开发中起着关键作用。

本文报道了一种原位锁定在氮掺杂碳纳米立方体中的CoFe合金(CoFe@NC)作为Li-S电池的双功能隔膜改性材料。得到的CoFe@NC纳米立方体对可溶性多硫化物具有较强的化学吸附和催化转化活性，由CoFe@NC改性隔膜组装而成的Li-S电池具有高比容量和优异的长循环稳定性。本文为开发新型金属间化合物调控锂硫电池氧化还原动力学和化学吸附提供了参考。

文章简介

在这里，南昌大学化学学院杨震宇教授课题组在《Chemical Engineering Journal》期刊上发表了题为“Enhanced chemisorption and catalytic conversion of polysulfides via CoFe@NC nanocubes modified separator for superior Li–S batteries”的观点论文。

该论文分析了一种原位锁定在氮掺杂碳纳米立方体中的CoFe合金对多硫化物具有较强的化学吸附和催化转化能力，作为Li-S电池隔膜改性材料使用时，CoFe@NC能有效缓解多硫化物的穿梭效应，提高活性物质硫的可逆转化。

图1. CoFe@NC改性隔膜在Li-S电池中对多硫化物化学吸附与催化转化的协同机理图

图文导读

图2. (a) CoFe@NC的制备示意图。(b) CoFe-PBA前驱体的SEM图像。(c) CoFe@NC 的SEM图像。(d) CoFe@NC 的TEM图像。(e) CoFe@NC 的 HRTEM图像。(f) CoFe@NC 的 STEM图像。(g-j) CoFe@NC的元素映射图

图3. (a)商用PP隔膜表面的SEM图像。(b) CoFe@NC//PP改性隔膜表面的SEM图像。(c) CoFe@NC//PP、商用PP隔膜照片。(d) CoFe@NC//PP改性隔膜截面的SEM图像。(e) CoFe@NC//PP改性隔膜在不同应力下的照片。(f) 商用PP隔膜、CoFe@NC//PP改性隔膜与电解液的接触角

图4. XPS谱图：(a) Co@NC中的Co 2p， (b) CoFe@NC中的Co 2p， (c) CoFe@NC中的Fe 2p， (d) Co@NC和CoFe@NC中的S 2p

图5. (a) 0.1 mV s⁻¹时的CV曲线对比图。(b) 0.1 C时的恒流充放电曲线对比图。(C)倍率容量对比图。(d) 0.5 C时的循环性能对比图。(e)高硫负载下CoFe@NC//PP电池在0.2 C时的充放电曲线。(f)高硫负载下CoFe@NC//PP电池在0.2 C时的循环性能

图6. (a)不同电极条件下Li₂S₆对称电池的CV曲线。(b) 不同电极条件下Li₂S₆对称电池的 EIS光谱。(c) Co@NC，(d) CoFe@NC电极用Li₂S₈阴极电解液在2.05 V时的恒电位放电曲线。(e) CoFe@NC//PP改性隔膜Li-S电池在不同扫描速率下的CV曲线。(f)峰I、II和III的峰值电流与扫速v的平方根的线性拟合图。(g) 不同隔膜电池峰值电流与扫速平方根拟合直线的斜率对比图。(h) CoFe@NC改性隔膜在Li-S电池中对多硫化物化学吸附与催化转化的协同机理图

文章链接

Enhanced chemisorption and catalytic conversion of polysulfides via CoFe@NC nanocubes modified separator for superior Li–S batteries

https://authors.elsevier.com/c/1e90T4x7R2YsFV

通讯作者简介

杨震宇教授

南昌大学化学学院教授，博士生导师，赣江特聘教授，江西省主要学科带头人。2005年博士毕业于中科院理化技术研究所，先后在美国伦斯勒理工学院、北京大学、南洋理工大学等国内外著名院校访问、交流学习。长期从事电化学储能材料和胶体化学相关研究。迄今已在国内外期刊发表SCI论文100余篇，申请发明专利10余项，主持国家和省级研究项目20余项。

张泽博士

南昌大学化学学院讲师，博士，硕士生导师，赣江青年学者。2017年毕业于南开大学，师从高学平研究员，获理学博士学位。研究工作主要涉及纳米储能材料的设计制备，及其在锂硫电池、锂/钠离子电池等方面的应用研究。以第一作者或者通讯作者身份发表SCI论文40余篇，现主持国家自然科学基金青年项目，江西省自然科学基金面上、青年项目。

第一作者介绍

汪云（1997-），南昌大学化学学院2019级硕士研究生，研究方向为锂硫电池材料。

Email：wangy@email.ncu.edu.cn