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日本材料科学研究所(NIMS)Takayoshi Sasaki课题组--基于Nb3O8/石墨烯超晶格异质结构的三合一阴极主体用于高性能Li–S电池
       目前Li–S电池的发展遭受各种棘手的挑战,主要问题有:“穿梭效应”,多硫化锂转化的动力学缓慢,以及Li2S的不均匀成核。在这项研究中,基于二维(2D)材料的超晶格,设计了一种三合一的阴极主体,旨在解决这三个问题。交替堆放的Nb3O8纳米片具有路易斯酸表面,而具有高电导率的还原氧化石墨烯(rGO)产生了独特的超晶格结构,不回会自我堆叠,从而最大程度地提高了每个组分的固有优势,达到最佳的协同效应。Nb3O8/rGO超晶格阴极主体具有高亲和力,出色的催化活性,丰富的活性位点,高导电性等特点,有效地限制了多硫化锂,并降低其转化及Li2S成核时的过电位。高性能锂硫电池在0.1C时初始容量达到为1529 mA h g-1,缓慢的容量衰减仅为0.064%。这项工作提供了一种异质组装二维纳米片阴极主体的新策略,为先进锂硫电池打开了广阔的前景。
 
  
Figure 1.(a)制备超晶格Nb3O8/rGO阴极的示意图,和(b)超晶格Nb3O8/rGO在锂硫电池应用中的优点。
 
  
Figure 2. (a)单层Nb3O8和(b)PDDA修饰的rGO纳米片的AFM图像和高度情况;(c)不同样品的XRD图比较; (d)S-Nb3O8/rGO的TEM图像和(e)SAED模式。
 
 
Figure 3(a)不同样品的XRD图比较;(b)S@R-Nb3O8/rGO和S@S-Nb3O8/rGO的示意图;(c-f)不同样品的拉曼光谱比较。
 
 
Figure 4(a)0.1 mV s-1扫速下的CV曲线,(b)EIS曲线,(c)0.1C恒电流时的充电/放电曲线,(d)速率性能和(e)基于不同阴极的Li–S电池在1C电流时的循环性能比较。
  
       该研究工作由日本材料科学研究所(NIMS)Takayoshi Sasaki课题组于2021年发表在Journal of Materials Chemistry A期刊上。原文:Three-in-one cathode host based on Nb3O8/graphene superlattice heterostructures for highperformance Li–S batteries。

转自《石墨烯杂志》公众号

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