改善与硫聚合物阴极的能量储存

虽然锂电池(LIBs)是有前途的能源存储设备,不能满足日益增长的需求新电子设备。因此,锂硫(Li-S)含硫聚合物电池阴极材料与可调硫链长和有机组织提高电池性能至关重要。欧洲杯足球竞彩本文讨论了含硫聚合物的优点在能源存储。

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硫聚合物阴极

元素硫是一种很有前途的阴极材料理论价值最高的1675 mAh g¹硫和含硫聚合物片段连接到有机化合物。这些类型的聚合物分为两类。

一类聚合物含硫在主干或分支机构的联系,而另一类聚合物含硫组与含硫含硫和含硫聚苯并咪唑基聚氨酯和聚酯等团体。

Organosulfides之间组成的含硫聚合物硫链芳香环或脂肪族段。使用organosulfides作为硫聚合物阴极增强Li-S电池的比容量和能量密度。网络的有机物质硫聚合物阴极缓冲阴极体积在周期的扩张和收缩,抑制多硫化锂从阴极到阳极的转移。

此外,改变官能团在有机材料可以调整的功能聚合物。

传统的局限性Li-S电池

虽然有30种不同的固体元素硫的同素异形体的ring-crown sulfur-8分子(S₈)是一个为Li-S电池活性物质。总反应Li-S电池,S₈李+ 16⁺+ 16 e^{- - - - - -}李⇌8₂年代,表明,元素硫可以转移16摩尔电子。传统Li-S电池高(~ 2.4 V)和低(~ 2.1 V)放电过程中高原。而高原表示减少₈成多硫化锂(李₂年代_x),较低的高原表明其还原成李₂年代₂/李₂年代。

多硫化锂形成的关键问题是醚电解质的溶解。在电场和浓度梯度,一些聚硫扩散从阴极到阳极锂,和李₂年代₂/李₂在阳极年代存款。沉积的一部分₂年代₂/李₂不可逆转地返回到阴极。

固体电解质界面(SEI)的结果之间的电化学反应阳极和多硫化锂造成阳极恶化。此外,大部分延迟锂硫运输和电子。因此,只使用有限的硫。

硫聚合物在Li-S电池阴极

对于Li-S与硫聚合物电池阴极,工作机制取决于在含硫聚合物硫链的长度。如果硫链有超过六个硫原子,元素硫的工作方法是这样的债券之间的第二个年代和年代以来附着在碳主干断裂的形成₂年代_x(4 < x≤8),它最初将低阶₂年代_x(x≤4)最后李₂年代₂/李₂在继续减少。

如果硫链少于6 S原子(S≤6),电池显示一个高原,“固相固相转换”行为,当硫链有不到两个硫原子(S≤2),电池显示只有一个循环的峰值减少电量计(CV)曲线。

硫聚合物阴极的性能是由于含硫聚合物的独特结构,放电阴极的生产是由于multimicroporous结构和骨架的含硫聚合物交联网络。

含硫聚合物与单个放电电压高原没有可溶解的长链多硫化锂的形成。硫聚合物阴极有一个“固相固相的反应”机制,和含硫聚合物转换为低阶有机锂硫化物和李₂直接年代。

硫聚合物的优点在电化电池阴极

硫聚合物阴极含硫聚合物制成的有机组织,提高高原通过调优的电压窗口电化学反应。含硫聚合物增加从1.7 - -2.8 V电压窗口1 - 3 V。这个更高的电压是由于亲电苯基的存在,从而延长放电电压高原。此外,较低的LUMO的氮杂环化合物的聚合物。因此,有机组织硫聚合物阴极有优势在增加了电化学反应的平均电压。

根据能斯特方程,电子转移的数量成正比的电池的能量密度。因此,含硫聚合物与多个s债券lithiation过程中实现电子传输的目标。

结论

总而言之,Li-S含硫聚合物电池阴极将满足当前对电池能量密度高的需求。独特的结构和电化学性能Li-S电池近年来获得了关注。此外,可调的存在硫链和各种官能团赋予独特的硫聚合物阴极上的属性。

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引用和进一步阅读

邹,R。刘,W。&跑,f (2022)。含硫聚合物阴极材料:从能源储存能量密度的机制。欧洲杯足球竞彩InfoMat。https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/inf2.12319

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