随着电动汽车和大规模储能电网的快速发展,锂离子电池将不可避免地面临有限的能量密度无法满足日益增长的需求和成本不断上升的两大困境。室温钠-硫电池因具有高能量密度和低成本的优势而备受关注,但其存在多硫化钠的“穿梭效应”导致...随着电动汽车和大规模储能电网的快速发展,锂离子电池将不可避免地面临有限的能量密度无法满足日益增长的需求和成本不断上升的两大困境。室温钠-硫电池因具有高能量密度和低成本的优势而备受关注,但其存在多硫化钠的“穿梭效应”导致电池的循环性能较差的问题,亟需解决。在此,本文提出将纳米TiO_(2)颗粒构筑于多通道炭纤维以稳定硫,从而实现室温钠-硫电池电化学性能的提高。首先通过静电纺丝和热处理技术制得有纳米TiO_(2)负载的多通道炭纤维载体材料,后续采用熔融扩散载硫方法制备出硫基复合正极材料。纳米TiO_(2)颗粒的加入可增强了对多硫化物的吸附力,同时促进其向Na2S2和Na2S的快速转化。在0.1 A g^(−1)电流密度条件下,电极材料经循环100次后的比容量为445.1 mAh g^(−1),库仑效率接近100%;即使在电流密度为2 A g^(−1)时,经500次循环,该电极材料仍保持有300.5 mAh g^(−1)的容量,显现出优异的倍率和循环性能。通过表征测试手段与理论计算相结合,验证了纳米TiO_(2)颗粒的加入可增强碳基材料对多硫化物的吸附作用。这项工作有望为高性能室温钠-硫电池正极材料的优化设计提供理论依据与技术指导。展开更多
文摘随着电动汽车和大规模储能电网的快速发展,锂离子电池将不可避免地面临有限的能量密度无法满足日益增长的需求和成本不断上升的两大困境。室温钠-硫电池因具有高能量密度和低成本的优势而备受关注,但其存在多硫化钠的“穿梭效应”导致电池的循环性能较差的问题,亟需解决。在此,本文提出将纳米TiO_(2)颗粒构筑于多通道炭纤维以稳定硫,从而实现室温钠-硫电池电化学性能的提高。首先通过静电纺丝和热处理技术制得有纳米TiO_(2)负载的多通道炭纤维载体材料,后续采用熔融扩散载硫方法制备出硫基复合正极材料。纳米TiO_(2)颗粒的加入可增强了对多硫化物的吸附力,同时促进其向Na2S2和Na2S的快速转化。在0.1 A g^(−1)电流密度条件下,电极材料经循环100次后的比容量为445.1 mAh g^(−1),库仑效率接近100%;即使在电流密度为2 A g^(−1)时,经500次循环,该电极材料仍保持有300.5 mAh g^(−1)的容量,显现出优异的倍率和循环性能。通过表征测试手段与理论计算相结合,验证了纳米TiO_(2)颗粒的加入可增强碳基材料对多硫化物的吸附作用。这项工作有望为高性能室温钠-硫电池正极材料的优化设计提供理论依据与技术指导。
