钠硫和钾硫电池具有高能量密度,与锂、钴和镍元素等稀有资源相比,使用天然更丰富、更实惠的金属,激发了强烈的研究兴趣。然而,用于Na/K储存的硫阴极受到可溶性多硫化物穿梭、较大体积变形和缓慢氧化还原动力学的困扰。
有鉴于此,暨南大学李丹教授、宾德善教授等报道一种以微生物和元素硫为反应物构筑导电有机硫聚合物微型笼状结构的方式解决这些问题,实现了稳定的高容量钠硫和钾硫电池。
共价键合的短链硫物种能够实现优异的反应动力学,能够避免可溶性多硫化物的形成。具有内置腔的微型笼结构缓解体积变形,并且确保电极的弹性。得到的导电有机硫聚合物实现了高容量和优异的可循环性,以及具有前景的倍率性能和电池库仑效率。
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作为K-S电池阴极提供了1206.5 mAh g-1的高容量,优异的循环性能(1100次循环后容量保持率>99%),这比目前最先进的S阴极明显更好。这项工作为简单方便的方案构筑高性能导电有机硫阴极材料提供新的方法。
参考文献
Xian Zeng, Zi-Jian Yi, Guo-Yu Zhu, Ning-Ning Zhu, Yan-Fei Chen, Ji-Miao Xiao, Run-Hang Chen, Menghua Yang, Hongchang Jin, De-Shan Bin*, and Dan Li*, Stable Na/K–S Batteries with Conductive Organosulfur Polymer Microcages as Cathodes, J. Am. Chem. Soc. 2024
DOI: 10.1021/jacs.4c11845
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c11845