De massaoverdracht van polysulfide-ionen in samengestelde micro-mesoporeuze koolstofmaterialen en het effect daarvan op de elektrochemische prestaties van lithium-zwavelbatterijen

Vanwege zijn hoge theoretische specifieke capaciteit, lage kosten en milieuvriendelijke eigenschappen trekt lithium-zwavelbatterij de aandacht van veel onderzoekers de afgelopen dagen. Echter, voordat deze volledig kan worden gecommercialiseerd, moeten er nog verschillende obstakels worden opgelost. Daaronder is het shuttle-effect afkomstig van de opgeloste tussenliggende polysulfiden van hoge orde, die diffunderen tussen kathode en anode en resulteren in een zelfontlading, een slechte cyclische stabiliteit en een snelle capaciteitsverval, een van de belangrijkste hindernissen. Om deze uitdaging aan te gaan, stellen we hier voor om het massaoverdrachtsproces van de polysulfiden in de micro / meso-poreuze koolstofmaterialen te bestuderen en vervolgens het ontwerp en de synthese van samengestelde koolstofmaterialen, die worden gebruikt als het geleidende raamwerk, evenals de zwavel / lithium sulfide-gastheer. Op basis van de resultaten van de literatuur en onze eerdere studies, zijn we van plan een hiërarchisch poreus koolstofmateriaal te verkrijgen met N / B / F gedoteerd op het oppervlak geassocieerd met de overgangsmetaal- en / of overgangsmetaaloxiden die sterk zijn gedispergeerd in de koolstofmatrix. Van die samengestelde koolstofmaterialen wordt verwacht dat ze een hoge interactie met polysulfidespecies vertonen. De massaoverdracht van de polysufiden zal langzamer zijn en het proces van de polysulfidendiffusie weg van de positieve elektrode zal worden belemmerd. In dit project proberen we ons te concentreren op het ontwerp en de composiet koolstofmaterialen effectief te fabriceren en ondertussen de lithiumzwavelaccu te realiseren met een hoge vermogensdichtheid en hoge cyclische stabiliteit.

Trefwoorden:mass transfer of polysulfide, composite carbon material, Lithium-sulfur battery, shuttle effect, high cyclic stability

Project type:PhD project