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開發具有高能量密度和良好機械柔性的柔性鋰-硫電池具有重要意義。本文,浙江大學夏新輝研究員、南京工業大學暴寧鐘、電子科技大學Yongqi Zhang等研究人員在《Angew. Chem. Int. Ed》期刊發表名為“Synergistic Interfacial Bonding in Reduced Graphene Oxide Fiber Cathodes Containing Polypyrrole@sulfur Nanospheres for Flexible Energy Storage”的論文,研究提出一種協同界面結合增強策略來構建柔性纖維狀復合陰極,其中聚吡咯@硫(PPy@S)納米球通過簡單的微流控組裝方法均勻地植入自組裝還原氧化石墨烯纖維(rGOFs)的內置空腔中。
在這種結構中,硫納米球和多硫化鋰協同地以碳和聚合物界面為主體,它們協同作用以提供增強的界面化學鍵合,從而賦予正極良好的吸附能力、快速的反應動力學和優異的機械柔性。實驗結果顯示,PPy@S/rGOFs正極表現出增強的電化學性能和高倍率性能。研究人員通過COMSOL多物理模擬和密度泛函理論(DFT)計算闡明了其出色電化學性能的機理。此外,還組裝了柔性Li-S軟包電池,其在0.2 A/g下提供了5.8 mAh/cm2的高面容量。這項工作為柔性電池先進正極的制備提供了一種新的策略。
2圖文導讀
圖1、PPy@S/rGOF制備流程
圖2、PPy@S/rGOFs表征
圖3.(a)計算吸附能的總結和(b)使用S8、Li2S、Li2S2、Li2S4、Li2S6和Li2S8的PPY的電荷密度差分析。(c) Li-S袋式電池的充電/放電曲線和(d)循環性能基于PPy@S/RGOFS電極。(e) 大尺寸PPy@S/RGOFS照片。(f)基于RGOFS的Li-S袋式電池柔性PPy@S/彎曲和正常狀態下圖片
3小結
綜上所述,本文已經驗證了一種協同界面鍵合增強策略,該策略可通過簡易的微流體組裝方法為LSB制備高級柔性纖維形狀復合陰極。令人印象深刻的是,PPy@S納米球均勻地植入自組裝RGOF的內置腔中,以產生柔性PPy@S/具有蛋卷結構的RGOFS陰極。優異的機械柔性、良好的導電性和高硫負載在PPy@S/RGOF陰極。該工作中提出的策略為高性能柔性儲能裝置的制造提供了新的見解。 |