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中国科大团队在锂硫电池研究方面取得重要进展

时间:2019-09-24 02:02来源:关于科技
记者从中国科学技术大学获悉,该校钱逸泰院士团队和王功名教授课题组通过实验和理论结合的方式,研究了金属钴基化合物在锂硫化学中的动力学行为,发现钴基化合物中阴离子的价

记者从中国科学技术大学获悉,该校钱逸泰院士团队和王功名教授课题组通过实验和理论结合的方式,研究了金属钴基化合物在锂硫化学中的动力学行为,发现钴基化合物中阴离子的价电子的p能带中心相对费米能级的位置,是影响锂硫电池界面电子转移反应动力学性质的主要因素。该研究成果日前发表在国际顶级能源材料期刊《焦耳》杂志上。

锂硫电池因高理论比容量、能量密度以及低成本等优势而备受关注。但充放电过程中间产物多硫化锂的溶解引起穿梭效应,严重限制了其实际应用。为缓解该问题,目前主要通过添加各种碳材料及金属化合物来吸附多硫化锂。然而,在实际应用中,不同金属化合物在提升Li-S电池性能方面表现出巨大差异。如何从微观层面揭示Li-S电池性能提升的宏观现象背后的本质原因以及存在的科学规律,成为该领域极具挑战性的工作。 中国科学技术大学钱逸泰院士团队和王功名教授课题组通过实验和理论结合的方式,研究了金属钴基化合物(Co3O4, CoS2, Co4N以及CoP)在Li-S化学中的动力学行为,发现钴基化合物中阴离子的价电子的p能带中心相对费米能级的位置是影响Li-S电池界面电子转移反应动力学性质的主要因素。近日,该研究成果以《Deciphering the Modulation Essence of pBands in Co-based Compounds on Li-S Chemistry》为题,发表在Cell Press旗下的国际顶级能源材料期刊Joule杂志上。该论文第一作者是博士后周建斌,副研究员刘晓静和硕士研究生祝琳嵚。图片 1

锂硫电池因高理论比容量、能量密度以及低成本等优势而备受关注。但充放电过程中间产物多硫化锂的溶解引起穿梭效应,严重限制了其实际应用。

科研人员通过对转化动力学性能的研究,发现制备的金属钴基化合物表现出完全不同的电化学动力学行为。

DFT模拟结果以及同时电荷差分密度分析表明,通过尝试关联不同钴基化合物的阴离子价带的p能带中心位置与多硫化合物电化学转化的动力学性能,发现改变阴离子价电子的p能带中心相对费米能级的位置,能够有效调控界面电子转移反应动力学,从而成为影响Li-S化学动力学性能的主要因素。这一成果将为Li-S电池应用研发起到指导作用。

(原载于《科技日报》 2018-09-14 01版)

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