锂硫电池：使用氧化石墨烯包裹的纳米片用于多硫化物吸附

在杂志上发表的论文中胶体和界面科学欧洲杯线上买球，一群来自中国的研究人员通过包裹氮化硼纳米片上的减少氧化石墨烯，开发了一种新的增强的多硫化物吸附材料。

学习：用还原的石墨烯氧化石墨烯包裹的硝酸硼纳米片，用于促进锂硫电池中的多硫化物吸附。图片来源：P5H/Shutterstock.com

锂硫电池的局限性是什么？

锂硫（LI-S）电池由于其高特异性容量为1675 mAh/g，硫的高可用性，低成本和无毒性，因此引起了极大的关注。

然而，由于硫的电导率低，硫的产物对硫的利用率较低，其商业化受到了阻碍（李₂s₂/li₂s），高极化，由于循环过程中极高的体积膨胀高达80％以及可溶性多硫化物的穿梭效应可能导致低排放能力，循环稳定性弱和速率能力差，因此电极的损坏以及可溶性多硫化物的穿梭效应。

目前解决这些问题的进展如何？

几种碳基材料，例如碳纳米纤维，石墨烯，碳纳欧洲杯足球竞彩米管（CNT）和微/介孔碳，由于其出色的电子电导率以及多样的2D和3D结构，已广泛应用为硫阴极宿主。

但是，非极性碳质材料对极性多硫化物的亲和力较弱，因此它们无法通过物理限欧洲杯足球竞彩制有效地抑制多硫化物的班车。极性化学相互作用是固定锂多硫化物（LIPS）的极性金属化合物/碳复合材料是LI-S电池的主要研究领域。欧洲杯足球竞彩

到目前为止，将2D金属材料用作硫固定材料来应对多硫化欧洲杯足球竞彩物的穿梭，但是2D非金属材料（例如BN纳米片）显示出可能锚定多硫化物的潜力。

考虑BN纳米片的多硫化物锚定潜力，优异的电导率和石墨烯（GO）的机械强度以及BN纳米片与减少石墨烯（RGO）纳米片之间的协同作用，三维BN-RGO微球是一个很好的选择。高电子电导率，与可溶性嘴唇的强烈相互作用以及出色的嘴唇转化反应。

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BN-RGO的独特球形结构可减少电子/离子扩散，并提供足够的空间，以减轻循环时硫体积扩张并物理抑制多硫化物的溶解。

S-BN-RGO复合材料如何合成？

首先，通过将H-BN和硼酸混合在一起制备BN纳米片，然后将粉末混合物用去离子水全面洗涤。通过将BN纳米片与氧化石墨烯（GO）粉末混合，在200°C搅拌，并通过氢氮水合物（N₂H₄·H₂o）通过蒸汽浴过程。

最后，SBNRGO是通过熔融扩散策略制备的，在该策略中，将BN-RGO和硫混合并加热。获得的3D BN-RGO微球由互连的BN纳米片和RGO组成，并充当有效的硫阴极宿主形成S-BN-RGO。

电极和电解质如何制备？

S-BN-RGO的混合物，导电黑（Super P）和聚乙烯二烯氟化物（PVDF）的混合物分散在N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）溶剂中，然后将溶液施放在铝箔上并在铝箔上施放并干燥真空。最后，将电极切成小圆盘。通过将LITFSI和LINO3溶解在1、3-二氧烷（DOL）和1、2-二甲氧基乙烷（DME）中，制备了电解质。

结果是什么？

SEM图像发现了数百个纳米和微球直径约2-3μm的BN纳米片的直径。这些微球结构缩短了锂离子扩散路径，以增加电子传输和循环过程中化学吸附的嘴唇。

由于BN-RGO复合材料将BN纳米片电催化剂的优势与导电RGO纳米片相结合，因此可以提高硫氧化还原动力学和出色的吸附能力。

BN-RGO的拉曼光谱法显示了相对较高的强度比（I_d/我_G），表明在石墨烯晶格下n掺杂引起的大量缺陷。然后₂BN-RGO的吸附解吸结果显示出比RGO更大的表面积。

这个高表面积促进了硫的均匀分布和嘴唇的有效夹层。BN的状态（DOS）模式的密度比RGO表现出较窄的带隙，这表明BN可以修改BN-RGO的电子结构并增加其电子电导率。

S-BN-RGO电极的循环伏安法（CV）曲线显示两个阳极峰和两个阴极峰。这些正确重叠的CV曲线表现出SO-BN-RGO电极的显着电化学稳定性和循环可逆性。

此外，S-BN-RGO电极在100个周期上保留了较小的潜在滞后，抑制了Lips的穿梭效果并促进了氧化还原转化。S-BN-RGO电极表现出出色的初始排放能力为1137 mAh/g，并保留了876 mAh/g的排放能力，在100个周期后，容量保留为77％。

S-BN-RGO电极比S-RGO和S-BN电极更出色的速率性能，出色的硫氧化还原动力学和出色的可逆性。

电化学阻抗光谱（EIS）评估了电极的电荷转移电阻，其中S-BN-RGO电极与S-RGO和S-BN电极相比表现出较低的电荷转移电阻。

由于RGO的物理屏障和强大的化学吸附，S-BN-RGO的高特异性排放能力，高能力和低容量衰减速率可导致S-BN-RGO电极的出色长期稳定性BN纳米片，导致电极侧内的嘴唇有效地限制，并进一步限制了嘴唇的穿梭。

密度功能理论（DFT）计算还用于验证强烈的LIPS的吸附能力。

参考

W. Gao，Y。Liu，C。Cao，Y。Zhang，Y。Xue，C。Tang，C。Tang，硝化硼纳米片，用还原的石墨烯氧化石墨烯包裹，用于促进锂硫电池中的多硫化物吸附，胶体和界面科学杂志（2021）。欧洲杯线上买球https://www.欧洲杯线上买球sciendirect.com/science/article/pii/s0021979721020038?via%3dihub

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