近期,扬州大学庞欢教授团队在金属有机框架材料(MOFs)抑制锂硫电池的穿梭效应方面取得新进展,初步分析了纳米形貌、尺寸在锂硫电池应用中的一些问题。相关成果以标题为“MIL-96-Al for Li-S battery: shape or size?”发表在Advanced Materials。扬州大学化学化工学院博士研究生耿朋彪为论文第一作者。
本文选择一种铝基MOF(MIL-96)作为硫载体为研究对象,研究了同一种MOF晶体的不同形貌(不同晶面暴露程度)与不同尺寸在吸附多硫化锂方面的特点。通过选择不同极性的溶剂设计出沿c轴不同生长程度的晶体,分别命名为:六角片晶体(HPC),六角双锥晶体(HBC),六角棱锥晶体(HPBC)。在此基础上,进一步调整共溶剂的体积比得到了一系列具有不同尺寸大小(3.33 μm ~ 0.78 μm)的同一种形貌的晶体,如图1所示,硫元素的均匀分布说明该MOFs材料作为硫载体的可行性。将以上得到的不同形貌的MIL-96晶体作为硫载体制备锂硫电池正极材料,在充放电倍率为0.1 C时,测试所得HPC, HBC, HPBC的初始比容量分别为:1322.7, 847.8, 760.6 mAh g-1,经过200圈恒电流充放电后比容量分别为:246.3, 389, 176 mAh g-1,库伦效率维持在95%以上。这项工作为合理设计抑制穿梭效应和提高Li-S电池循环性能的MOF晶体提供了一条新的途径。
图1:MOFs材料的3D形貌示意图与电子显微镜表征分析。
文章信息:Pengbiao Geng, Lei Wang, Meng Du, Yang Bai, Wenting Li, Yanfang Liu, Shuangqiang Chen, Pierre Braunstein, Qiang Xu, and Huan Pang*, MIL-96-Al for Li-S battery: shape or size?. Advanced Meterials, 2021, 2107836, DOI: 10.1002/adma.202107836.
原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202107836