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XPS科技校園行活動-鋰硫電池研究

來源:島津企業(yè)管理(中國)有限公司   2020年12月01日 18:50  
  2020年8月起,島津開啟科技校園行活動,產(chǎn)品經(jīng)理聯(lián)合公司多部門共同走進高校用戶,與高校學(xué)者共同探討分析儀器應(yīng)用技術(shù),分享應(yīng)用成果。
 
  吡啶氮摻雜碳納米薄片應(yīng)用于高穩(wěn)定的鋰硫電池中的促進硫釋放反應(yīng)的研究
 
  論文背景介紹 ?
 
  鋰硫電池因其理論能量密度高而受到人們的高度評價。除了多硫化鋰的溶解、鋰化過程中的體積膨脹和硫的絕緣性質(zhì)導(dǎo)致硫利用率低外,終放電產(chǎn)物鋰的不可逆相變被認為是鋰硫電池容量下降的主要原因之一。幸運的是,新興的材料科學(xué)和納米技術(shù)使解決上述挑戰(zhàn)成為可能,建設(shè)碳硫復(fù)合材料陰極被認為是一種經(jīng)濟有效的方法。
 
  目前,基體材料的多孔結(jié)構(gòu)和吸附/擴散性能是復(fù)合硫陰極設(shè)計需要考慮的主要因素。然而,另一個重要的因素,Li2S的激活,卻經(jīng)常被忽略。終放電產(chǎn)物L(fēng)i2S的不可逆相變是導(dǎo)致鋰電池容量下降的主要原因之一。
 
  在本文研究中,作者開發(fā)了一種高效的螯合方法來合成具有可控濃度和可調(diào)氮結(jié)構(gòu)的高度多孔N摻雜碳材料,基于吡啶氮N摻雜納米片的復(fù)合硫陰極顯示出更好的循環(huán)穩(wěn)定性和更高的容量。其中,制備具有可控氮濃度和可調(diào)氮結(jié)構(gòu)的高孔隙氮摻雜碳有挑戰(zhàn)性。
 
使用XPS對合成的多空N摻雜碳材料進行了表面元素化學(xué)態(tài)的表征。
 
  合成工藝中,使用5克尿素或2、3、3.5、4和5克三聚氰胺合成的氮摻雜碳的名稱分別縮寫為N5U-C或N2M-C,N3M-C,N3.5M-C,N4M-C和N5M-C。
 
  使用XPS分析這6個樣品的化學(xué)成分,譜圖顯示由C、N、O組成。XPS譜圖顯示,N5U-C和N3.5M-C的元素組成相似,有利于比較不同氮結(jié)構(gòu)在Li-S電池中的工作機理。N5U-C、N3.5M-C和其他4個樣品的高分辨率N1s譜可以分為吡啶N(≅ 398.4 eV)、吡咯N(≅ 399.8 eV)和石墨化N(≅ 401.5 eV)三個不同的峰。顯然,N5U-C的主要摻雜結(jié)構(gòu)是吡咯基N,N3.5M-C的主要結(jié)構(gòu)為吡啶N。高分辨率C1 s譜圖證明了碳氮鍵(285.8 eV)的存在,被認為可以提高LiPSs的捕獲能力。
 
  結(jié)果表明,通過改變氮源的類型和用量,可以實現(xiàn)氮濃度和氮結(jié)構(gòu)的隧道化。
 
作者:袁華棟 浙江工業(yè)大學(xué)

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