《AEM》高羧化纖維素納米纖維硫陰極

圖文簡介

鋰-硫(Li-S)電池作爲一種儲能技術的實現依賴於在商業相關的袋型電池尺度上釋放實際性能。通常情況下，大規模、高硫負載鋰-硫電池的非均質和多孔性需要增加電解液水平，阻礙電子導電性。改進的陰極結構提供了在大電池規模的強大性能的途徑。在這裡，成功開發了一種新型陰極，使用高羧基化和表面負電荷纖維素納米纖維作爲骨幹，解決了這些問題，並提供了一個有序、緻密的結構，同時保持長期循環壽命。綜合這些因素，形成了一個ah級軟包電池，峰值容量超過1200 mAh g -1，面積容量約15 mAh cm -2，實現了高達330 Wh kg -1的高重量能量密度和480 Wh L - 1的體積能量密度。該電池用於爲無人機供電10分鐘，證明了這一發現在實際規模上的轉化能力。

CNFs和硫陰極的偏振光顯微鏡圖像和示意圖。a)自組織CNF電極形成示意圖。b)中羧基化CNFs偏振光圖像，顯示粗纖維和長纖維的雙折射區域。c)含有適度羧基化CNFs的陰極料漿偏振光圖像和d)其示意圖。e)高羧化CNF偏振光圖像，顯示分離短纖維的雙折射區。f)含有高羧化CNFs的陰極漿料偏振光圖像和g)其原理圖。在濃度爲h) 3.3 mg mL−1、i) 33.3 mg mL−1和j) 333.3 mg mL−1時，高羧化CNF陰極漿的偏振光圖像。

硫陰極的形貌和微觀結構研究。CMC電極:a)輪廓儀檢查和b,c)俯視掃描電鏡圖像，顯示粗糙的表面光潔度和大塊顆粒。CNF電極:d)輪廓儀檢查和e-i)掃描電鏡俯視圖圖像，顯示錶面光滑，顆粒分離良好，CNF網絡骨幹。j-l) CNF電極的截面掃描電鏡圖像，顯示了CNF的分級多孔結構。m) CNF骨架示意圖，顯示低彎曲度的排列通道提供離子和電子轉移“高速公路”

軟包電池性能。a) CNF2電極對軟包電池的長期循環。b)帶CNF2電極的Ah級電池，電池配置如圖所示。c)從第1個週期到第14個週期的循環壽命演變，計算各組分的重量，如插入表所示。d)計算不同標稱電壓下鋰-硫電池的陰極比能與容量的關係。e)兩個2.5 Ah電池串聯的循環輪廓，插入照片演示電池包作爲無人機電源電池的應用。f)我們的Ah水平CNF2軟包電池與之前報道的Ah水平Li-S軟包電池的性能比較。

論文信息

論文題目：Sulfur Cathodes with Self-Organized Cellulose Nanofibers in Stable Ah-Level, >300 Wh kg−1 Lithium–Sulfur Cells

通訊作者：Mahdokht Shaibani，Matthew Roland Hill，Mainak Majumder

通訊單位：Monash University

小編有話說：本文僅作科研人員學術交流，不作任何商業活動。由於小編才疏學淺，不科學之處歡迎批評。如有其他問題請隨時聯繫小編。歡迎關注，點贊，轉發，歡迎互設白名單。投稿、薦稿：polyenergy@163.com