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随着新能源汽车和大规模储能设备的迅速普及,市场对更高能量密度电池的需求日益增长。锂硫电池由于高的理论比容量和能量密度,以及硫的低成本和环境友好等优势被视为,被广泛视为最有应用前景的高容量存储体系之一。 然而,在电池的充放电过程中,硫和硫化锂反应动力学迟缓,可溶性的多硫化物在电池内部正负极之间的自由迁移引发了“穿梭效应”,严重削弱了电池的循环稳定性和实际能量密度。 近日,福建师范大学程志斌、张章静研究团队,提出了采用第二配体接枝策略对锂硫电池隔膜修饰层进行催化位点调节及界面功能化,实现了高效的离子筛分以及多硫化物的催化转化,有效加速了锂硫电池内部的氧化还原动力学,从而提升锂硫电池的电化学性能。
通过在Zr-BTB上接枝四对苯甲酸卟啉镍(TCPP-Ni)作为第二配体,成功制备了具有较大横向尺寸的二维纳米片结构的Zr-TCPP(Ni),该纳米片既能保持Zr-MOFs的结构稳定性,同时能高效地进行活性位点及孔结构调节。 基于以上特点,Zr-TCPP(Ni)功能修饰层不仅可以实现高效的锂离子传导,还可有效地对多硫化物进行拦截及催化转化。最终,使用Zr-TCPP(Ni)锂硫电池表现出优异的倍率性能和循环稳定性。该工作为锂硫电池隔膜修饰层孔结构调控及界面功能化提供了一种新的设计思路。 论文信息 Interface Engineering of MOF Nanosheets for Accelerated Redox Kinetics in Lithium-Sulfur Batteries Prof. Zhibin Cheng, Yiyang Chen, Dr. Jie Lian, Xingli Chen, Prof. Shengchang Xiang, Prof. Banglin Chen, Prof. Zhangjing Zhang Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202421726

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