新型MoO2异质结构解决锂硫电池穿梭效应

为了解决多硫化锂(LiPSs)的穿梭效应,提高锂硫电池(Li-S)的循环使用寿命,广东工业大学轻工化工学院研究者设计出了一种新型的二氧化钼(MoO2)异质结构——MoO2-Co2Mo3O8 异质结构,其能有效增强了Li-S电池中对LiPSs的捕获和催化能力。

新型MoO2异质结构解决锂硫电池穿梭效应图片

在化石燃料日益枯竭与节能减碳政策趋严的时代,新能源汽车的发展已成为必然的趋势。而作为新能源汽车最为重要的零部件之一,动力锂电池的需求在这个背景下也能实现大幅增长。不过,现有的锂离子电池因为存在高能量密度和高安全性不兼容的问题,所以很难满足众多消费者的需求,同时有助于Li-S电池的发展。

锂硫电池因理论能量密度高达2600Wh/kg,而深受广大储能研究者的关注。然而,Li-S电池在实际应用中循环寿命是非常短的,因为多硫化物易溶解于电解液中而形成“穿梭效应”。更详细地说,穿梭效应是指在循环过程中,正极产生的多硫化物溶解到电解液中,并穿过隔膜向负极扩散,同时与负极的金属锂发生反应,最终造成电池寿命缩短及库伦效率降低。

为了解决Li-S电池的不足,广东工业大学研究者制造出了MoO2-Co2Mo3O8 异质结构,它因对多硫化物具有较强的捕获与转化能力,而能有效缓解穿梭效应。研究表明,该异质结构之所以能捕获和催化多硫化物的主要原因是:1)它内嵌于多孔球体中,而多孔球体能容纳较多的硫和多硫化物,以缓解材料体积膨胀;2)多孔球体有独特的电子运输通道,因而能加快氧化还原速率;3)MoO2能为多硫化物提供较多的吸附位点;4)Co2Mo3O8能增强多硫化物的能力。值得注意的是,钴含量的控制可以平衡MoO2对LiPSs的捕获能力和Co2Mo3O8催化位点的液固转化催化能力。

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