金属-有机框架衍生的Co4S3/C纳米阵列调控锂硫电池中锂离子迁移和硫化锂沉积(英文)

作者：刘剑斌; 宋一凡; 林存键; 谢清水; 彭栋梁^*; 解荣军^*

来源：Science China-Materials, 2022, 65(04): 947-957.

多硫化锂的飞梭效应与不可控硫化锂(Li2S)的沉积现象严重阻碍了高性能锂硫电池的实现.在本研究中,我们制备了一种负载有Co4S3/C多孔纳米阵列的自支撑碳布(CC)基夹层(Co4S3/C@CC),其中Co4S3/C多孔纳米阵列是以钴基金属-有机框架(Co-MOF)纳米片为模板制备而成的.Co4S3/C@CC夹层中相互连接的碳网络和极性Co4S3纳米粒子不仅能有效地抑制多硫化物飞梭,而且能显著地促进锂离子(Li+)的传导,其Li+迁移数高达0.86.此外,极性Co4S3纳米粒子与导电碳基底之间丰富的界面能够作为反应中心以加速多硫化物的转化与引导Li2S的花状生长,最终减轻Li2S对夹层表面的钝化以及提高硫的利用率.因此,载有Co4S3/C@CC夹层的锂硫电池可以提供出色的倍率容量(在10 C时比容量为368.7 m A h g-1)、稳定的循环性能(在2.0 C下1400周循环过程中衰减率为0.045%)以及高初始面容量(在0.2 C且硫含量为4.6 mg cm-2时面容量达到4.83 m A h cm-2).这项工作展现了自支撑催化夹层对高性能锂硫电池中选择性Li+传导和Li2S沉积的调控能力.

• 单位
  固体表面物理化学国家重点实验室; 厦门大学