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多級孔氮化鈦材料:提升鋰硫電池性能

2019.03.05

據外媒報道,韓國科學技術院(KAIST)的研究團隊研發了一款超穩定、高速率鋰硫電池,該研究團隊將多級孔氮化鈦(hierarchically porous titanium nitride,h-TiN)用作硫的表層載體(sulfur host)。該研究團隊在論文中寫道,當環境溫度為5℃時,對電池充放電1000次後,h-TiN/S的可逆容量(reversible capacity)約為557 mAh/g,折算後每次充放電的容量衰退率僅為0.016%。

為應對這類問題,化學與生物分子工程係教授Jinwoo Lee與其團隊合成了比較發達的多級孔/介孔氮化鈦(hierarchical macro/mesoporous titanium)作為硫的載體材料(host material for sulfur)。

氮化鈦擁有較高的硫化學親和力及高電導率,可防止活性材料的溶解,為電荷傳遞(charge transfer)提供輔助。此外,大孔隙和介孔結構的協合效應可穩定容納大量的硫,為電極滲透(electrolyte penetration)提供輔助。

早前的報道中提過,極性無機材料的硫化學親和力高,但對於硫載體多孔架構的管控能力有所不足。如今,該研究研發了新的合成途徑,對多孔架構無機材料的管控較為簡便,突破了上述技術限製,從而可獲得卓越的循環(充放電)穩定性及高充電速率。