贵州大学邵姣婧课题组在储能领域顶级期刊《Energy Storage Materials》上发表最新研究成果

作者:    发布时间:2022-08-05   访问次数: 10

贵大新闻网讯(通讯员/邵姣婧)近期,贵州大学邵姣婧课题组基于二维蒙脱土和石墨烯设计制备了应用于锂硫电池的异质结阻挡层,相关研究工作以“Two-dimensional Montmorillonite-based Heterostructure for High-Rate and Long-Life Lithium-Sulfur Batteries”为题,发表于Energy Storage Materials (IF=20.831)。贵州大学材料与冶金学院2019级硕士生龙翔为论文的第一作者,贵州大学材料与冶金学院教授邵姣婧为单独通讯作者。

随着锂离子电池能量密度逐渐接近其理论上限,以及伴随着新能源汽车行业的迅速发展,电池能量密度不足和续航里程焦虑使得人们迫切需要更高能量密度的电池体系。其中,锂硫(Li-S)电池以其高理论能量密度(2600 Wh kg-1)得到了广泛的关注。然而,多硫化物(LiPS)的穿梭效应极易导致电池容量迅速衰减、循环寿命短、库仑效率低等问题,极大限制了锂硫电池的商用化。

本工作基于静电组装法设计制备了二维锂基蒙脱土(2D-MMT)/氮掺杂石墨烯(RGO)二维异质结构,将其作为阻挡层以抑制多硫化物的穿梭。其中,二维锂基MMT的低扩散能垒为锂离子快速传输提供了保障,邻近的氮掺杂石墨烯则为电子的快速传输提供了通道。该二维异质结构将离子和电子传输通道有效地整合为一体,实现了对多硫化物的高效吸附-扩散-转化,显著促进了电化学反应动力学。最终使得相应的锂硫电池显示出高初始容量、高倍率性能(3C,848 mAh g-1),以及低容量衰减率,进一步的软包电池也充分展示了该二维异质结构阻挡层的实用性。该工作发展了以成本低廉、储量丰富、环境友好的粘土作为前驱体,设计制备了对多硫穿梭具有有效抑制作用的二维粘土基异质结构阻挡层,对于促进高比能、长循环、高倍率锂硫电池的商用化具有重要的科学研究意义和潜在应用价值。

该研究得到国家自然科学基金,贵州省科技计划项目,贵州大学培育项目,以及贵州省研究生科研基金的支持。


编辑:曾令娟 周磊

责编:庞爱忠

编审:张亚军