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先进能源材料刊文:北大合成MOF@CNT三维交错复合材料构建高性能锂硫电池

北极星储能网  来源:电化学前沿    2018/4/17 10:10:23  我要投稿  

北极星储能网讯: 放电比容量、循环稳定性、面积比容量是恒量锂硫电池性能高低的重要指标,但是,直到现在,同时优化上述三个属性仍然是一个挑战。

近日,北京大学曹安源教授课题组在Advanced Energy Materials发文,研究人员在前期自主开发的新型碳纳米管海绵材料的基础上,原位生长ZIF-8纳米颗粒,制备了MOF@CNT复合材料。


图1:MOF@CNT制备示意图


图2:S-ZIF-8@CNTs SEM(a-b)、TEM(c-d)

L-ZIF-8@CNTs SEM(e-f)、TEM(g-h)

科研人员通过改变前驱体的浓度调节ZIF-8纳米颗粒尺寸大小,分别制备了ZIF-8纳米颗粒直径为40nm的S-ZIF-8@CNTs和ZIF-8纳米颗粒直径为500nm的L-ZIF-8@CNTs两种材料。利用复合材料的微孔结构封存硫单质,实验发现,MOF颗粒尺寸较大时,材料的结构更稳定,电化学性能也更出色。当MOF尺寸较小时,则容易从CNT上脱落,进而造成循环稳定性的下降。S@S-ZIF-8@CNTs正极材料0.1C放电比容量可达1380mAh/g,1C循环500圈可以保留90%的容量,面积比容量更是高达11mAh/cm2,实现了放电比容量、循环稳定性、面积比容量三个指标的同时优化。


图3:电化学性能对比


图4:本文材料指标与其他文献对比

参考文献:3D, Mutually Embedded MOF@Carbon Nanotube Hybrid Networks for High-Performance Lithium-Sulfur Batteries,Advanced Energy Materials,2018.

原标题:北京大学AEM:MOF@CNT三维交错复合材料构建高性能锂硫电池

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