氮掺杂 Ti$_3$C$_2$T$_x$ 包覆分子印迹聚合物作为锂硫电池高效正极材料
化学物理
2023-08-22 v1 材料科学
摘要
由于其高能量密度（2600 Wh/kg）、低成本及低环境影响，锂硫电池被视为锂离子电池的一种有前景的替代方案。然而，其商业可行性仍是一项艰巨的科学挑战，主要源于正极处缓慢的反应动力学以及可溶性多硫化物的所谓“穿梭效应”，这导致容量衰减与寿命缩短。本文提出以 LiS 作为目标分子进行分子印迹，并结合二维材料 MXene，以克服这些问题。我们成功合成了包覆分子印迹聚合物的氮掺杂钛基 MXene，并证明其具有引人注目的电化学性能，即在 0.1 C 下 1095 mAh/g 的高比容量，以及延长的循环稳定性（300 次循环后于 1.0 C 下 300 mAh/g）。采用 X 射线光电子能谱阐明潜在机制，并证明 LiS 印迹聚合物聚丙烯酰胺通过对于长链多硫化物的强化学亲和性充当多硫化物陷阱，而氮掺杂钛基 MXene 则通过加速多硫化物的转化来促进氧化还原动力学。这一独特的界面策略有望造就更高效且稳定的锂硫电池。
引用
@article{arxiv.2308.10139,
title = {Nitrogen-Doped Ti$_3$C$_2$T$_x$ Coated with a Molecularly Imprinted Polymer as Efficient Cathode Material for Lithium-Sulfur Batteries},
author = {Feng Yan and Liqiang Lu and Chongan Ye and Qi Chen and Sumit Kumar and Wenjian Li and Hamoon Hemmatpour and Konstantinos Spyrou and Sytze de Graaf and Marc C. A. Stuart and Bart J. Kooi and Dimitrios P. Gournis and Katja Loos and Yutao Pei and Petra Rudolf},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.10139},
year = {2023}
}