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成果简介
可充电锂硫电池因其优越的能量密度和成本效益的原材料被认为是最有前途的二次电池之一。然而，它仍然面临着许多挑战，其中最重要的是臭名昭著的多硫化物穿梭效应。本文，大连理工大学贺高红教授、张凤祥教授等研究人员在《ACS Appl. Nano Mater.》期刊发表名为“Metal–Organic Framework-Derived NiSe2 Nanoparticles on Graphene for Polysulfide Conversion in Lithium–Sulfur Batteries”的论文，研究设计并制造了石墨烯支撑的金属有机框架 (MOF) 衍生的 NiSe 2纳米粒子 (rGO-NiSe 2 ) 作为隔膜改性剂。NiSe 2纳米粒子具有高催化活性，可以有效吸附多硫化物并加速其转化。高导电石墨烯作为催化剂基材可以有效降低电池的内阻。此外，八面体MOF衍生NiSe2纳米颗粒在石墨烯片之间的插层生长为多硫化物提供了丰富的活性中心。具有 rGO-NiSe 2改性隔膜的电池在0.2C下提供 1356.5mAhg –1的初始容量，并且在1C下运行 500 次循环期间每个循环仅经历0.079%的低容量衰减率。即使在5.2 mg cm -2相对较高的负载量，电池在0.5C时仍可产生774.3 mAh g -1的高比容量， 100 次循环后容量保持率为 84%。
图文导读
图1. (a) rGO-NiSe 2合成过程示意图。(b和c) rGO-NiSe2的SEM图像。(d) rGO-NiSe2的TEM和 (e) HRTEM图像。(f) rGO-NiSe2的STEM图像和 C、O、Ni 和 Se 的相应元素映射。
图2. (a) XRD 图案，(b) Ni 2p XPS 光谱，和 (c) 扩散测试。
图3. (a) Li2S8对称电池在5mVs–1下的CV曲线。(b) 具有不同扫描速率的 rGO-NiSe 2对称电池的CV曲线。(c) 在电解液中有或没有Li2S8添加剂的对称电池的计时电流曲线。(d) 对称电池的EIS光谱。
图4. rGO-NiSe 2和 rGO-Ni-MOF 的恒电位 (a) 放电和 (b) 充电。(c) LSV 曲线。(d) rGO-NiSe 2和 rGO-Ni-MOF 的 Tafel 图。(e) rGO-NiSe 2促进多硫化物转化的机理图。
图5. (a) CV 曲线。(b) 恒电流放电/充电曲线。(c) 不同电池的 EIS 光谱。(d) rGO-NiSe 2 /PP 电池的 GITT 图。(e) rGO-Ni-MOF/PP 电池的 GITT 图。(f) rGO-NiSe 2 /PP 和 rGO-Ni-MOF/PP 电池的内阻。
图6. (a) 评级表现。(b) 不同速率的电压曲线。(c) 0.5 C 下的循环性能。(d) rGO-NiSe 2 /PP 电池在 1 C 下的延长循环性能。(e) rGO -NiSe 2 /PP电池的循环性能， 在 0.5 ℃时S负载为5.2mg cm – 2。
文献：
https://doi.org/10.1021/acsanm.2c01370
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