Suppr超能文献

洞悉用于锂硫电池的硫化聚合物电极的赝电容行为。

Insights into the Pseudocapacitive Behavior of Sulfurized Polymer Electrodes for Li-S Batteries.

机构信息

Department of Physics and Astronomy, Clemson University, Clemson, SC, 29634, USA.

出版信息

Adv Sci (Weinh). 2023 May;10(15):e2206901. doi: 10.1002/advs.202206901. Epub 2023 Mar 30.

Abstract

Practical applications of sulfurized polymer (SP) materials in Li-S batteries (LSBs) are often written off due to their low S content (≈35 wt%). Unlike conventional S /C composite cathodes, SP materials are shown to function as pseudocapacitors with an active carbon backbone using a comprehensive array of tools including in situ Raman and electrochemical impedance spectroscopy. Critical metric analysis of LSBs containing SP materials with an active carbon skeleton shows that SP cathodes with 35 wt% S are suitable for 350 Wh kg target at the cell level if S loading >5 mg cm , electrolyte-to-sulfur ratio <2 µL mg , and negative-to-positive ratio <5 can be achieved. Although 3D current collectors can enable such high loadings, they often add excess mass decreasing the total capacity. An "active" carbon nanotube bucky sandwich current collector developed here offsets its excess weight by contributing to the electric double layer capacity. SP cathodes (35 wt% S) with ≈5.5 mg cm of S loading (≈15.8 mg cm of SP loading) yield a sulfur-level gravimetric capacity ≈1360 mAh g (≈690 mAh g ), electrode level capacity 200 mAh g (100 mAh g ), and areal capacity ≈7.8 mAh cm (≈4.0 mAh cm ) at 0.1C (1C) rate for ≈100 cycles at E/S ratio = 7 µL mg .

摘要

由于硫含量(约 35wt%)低,硫化聚合物(SP)材料在锂硫电池(LSB)中的实际应用通常被忽略。与传统的 S/C 复合正极不同,SP 材料被证明在具有活性碳骨架的情况下可以作为赝电容器工作,使用了包括原位拉曼和电化学阻抗谱在内的一系列工具。对含有活性碳骨架的 SP 材料的 LSB 的关键指标分析表明,如果 S 负载量>5mg cm ,电解质与硫的比例<2µL mg ,并且可以达到负/正比例<5,则含有 35wt%S 的 SP 正极材料可以在电池级别上达到 350Wh kg 的目标。虽然 3D 集流器可以实现如此高的负载量,但它们通常会增加多余的质量,从而降低总容量。这里开发的“活性”碳纳米管巴基三明治集流器通过为双电层容量做出贡献来抵消其多余的重量。S 负载量约为 5.5mg cm 的 SP 正极(约 15.8mg cm 的 SP 负载量)的硫级比容量约为 1360mAh g (约 690mAh g ),电极级比容量为 200mAh g (100mAh g ),面容量约为 7.8mAh cm (约 4.0mAh cm ),在 E/S 比为 7µL mg 时以 0.1C(1C)的倍率循环约 100 次。

https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/bdc1/10214234/2caed471861d/ADVS-10-2206901-g012.jpg

文献检索

告别复杂PubMed语法,用中文像聊天一样搜索,搜遍4000万医学文献。AI智能推荐,让科研检索更轻松。

立即免费搜索

文件翻译

保留排版,准确专业,支持PDF/Word/PPT等文件格式,支持 12+语言互译。

免费翻译文档

深度研究

AI帮你快速写综述,25分钟生成高质量综述,智能提取关键信息,辅助科研写作。

立即免费体验