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盡管鋰-硫（Li-S）電池的理論能量密度很高，但卻受到實際挑戰的阻礙，包括遲緩的轉化動力學和多硫化物的穿梭效應。

查爾姆斯理工大學Shizhao Xiong、國防科技大學鄭春滿、孫巍巍等報道了一種錨定有單分散亞10納米FeS₂納米團簇的氮摻雜連續多孔碳（CPC）宿主（CPC@FeS₂）作為硫正極的高效催化性基體。

圖1. 正極宿主的合成和電催化過程的示意圖

研究顯示，CPC@FeS₂宿主的協同工程為硫的高負載量和硫物質轉化過程中的巨大體積變化提供了較大的內部空間。此外，該宿主為多硫化物的吸附和固體中間產物如Li₂S₂的轉化提供了豐富的催化活性點。因此，Li₂S₂到Li₂S的固-固轉化的遲緩動力學得到了明顯的促進，有助于抑制穿梭效應和活性物質的高利用率。

圖2. 多硫化物與CPC@FeS₂宿主之間的相互作用

因此，優化的硫正極(S/CPC@FeS₂)具有高比容量、提高的倍率性能和長期循環穩定性，900次循環中的每循環容量衰減率為0.043%。在8.5 mAh cm^-2的高面容量、8.4 mg cm^-2的高硫負載和超低的E/S比（3.5 μL mg^-1）條件下，采用這種正極的Li-S軟包電池具有338 Wh kg^-1的競爭能量密度。

此外，硫負載量和E/S比的優化可以將Li-S軟包電池的能量密度提升至創紀錄的372 Wh kg^-1。因此，該研究結果揭示了具有高效電催化劑和導電網絡的先進碳主體的設計，以用于高性能硫正極以及實用的鋰硫電池。

AFM：高性能鋰硫電池，循環900次，比能量372 Wh/kg！

圖3. 扣式Li-S電池的電化學性能

Monodispersed FeS2 Electrocatalyst Anchored to Nitrogen-Doped Carbon Host for Lithium–Sulfur Batteries. Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202205471

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