使用生物质衍生硫碳正极与预锂化硅负极的稳定高容量锂离子电池
化学物理
2021-10-27 v1
摘要
通过结合环境可持续的生物质衍生硫碳正极和预锂化氧化硅负极，实现了具有出色循环寿命的全锂离子硫电池。正极的 X 射线衍射、拉曼光谱、能量色散光谱和热重分析证明了碳基质的无序性质，其中硫均匀分布，重量含量高达 75%，而扫描和透射电子显微镜显示了复合材料的微米级形貌。锂半电池中的硫碳电极表现出高于 1200 mAhgS-1 的最大容量、可逆的电化学过程、有限的电极/电解质界面电阻以及高达 C/2 的倍率性能。该材料在 100 次循环中相对于稳态值表现出约 40% 的容量衰减，这可能是由于溶解的多硫化物或在碳前驱体中检测到的包括 P 在内的杂质与金属锂发生反应所致。因此，建议用一种较易处理的负极替代金属锂，并随后在采用锂合金化氧化硅负极的全锂离子硫电池中研究了硫碳复合材料。该全电池表现出高达 1200 mAhgS-1 的初始容量，在 100 次恒流充放电循环中保持率提高至 79% 以上，在 500 次循环中为 56%。本文报告的数据充分表明，采用高能量、绿色且安全的电极材料的储能器件具有延长循环寿命的可靠性。
引用
@article{arxiv.2108.11284,
title = {A Stable High-Capacity Lithium-Ion Battery Using a Biomass-Derived Sulfur-Carbon Cathode and Lithiated Silicon Anode},
author = {Vittorio Marangon and Celia Hernández-Renter and Mara Olivares-Marín and Vicente Gómez-Serrano and Álvaro Caballero and Julián Morales and Jusef Hassoun},
journal= {arXiv preprint arXiv:2108.11284},
year = {2021}
}