2021年04月08日 09:38西安齐岳生物科技有限公司点击量：396
导电多孔叠层氮化钒非碳限硫载体用于高负载锂硫电池（VN）
锂硫电池具有高理论比容量和能量密度，是一种具有应用前景的电池系统。经过十余年深入的发展，锂硫电池所面临的一些基本问题，如硫的导电性差、多硫化物穿梭效应和体积膨胀等已经得到了初步解决，但仍面临着含硫量低和负载量低等瓶颈问题。采用轻质碳基材料作为限硫载体可硫的面积负载量，但受碳基材料振实密度低的，硫电极的体积能量密度偏低，了锂硫电池的实际应用。因此，高密度硫电极的制备重要。一些高密度非碳材料，如金属氧化物或硫化物可硫电极的堆积密度，但其低电导率会电子传输和离子扩散速率。相比而言，金属氮化物具有的导电性，强的化学固硫能力和高的催化活性，作为非碳限硫载体展现出突出的发展潜力。但目前氮化物载体为纳米线、纳米纤维、纳米片等结构，其尺寸一般较小，无法提供足够的空间来容纳更多的硫，导致了硫的面积负载量普遍偏低（≤3 mg cm−2）。因此，设计制备多尺度、大尺寸的限硫载体来实现高硫负载和高硫利用率的协同对于锂硫电池的实用化有着重要意义。
该工作通过氮化V2O5微米片成功制备了多孔叠层VN微米片。在该方法中，以Fe-Co-Ni合金丝作为模板，诱导生成了叠层结构V2O5微米片。氮化后生成的多孔叠层VN微米片具有发达的分级孔结构，连续的导电骨架，提供了便捷离子扩散和电子传输通道以及更多的硫负载空间，如图1a所示。图1b,c展示的水热合成的V2O5微米片具有的叠层结构和光滑的表面，尺寸范围在40~100 μm。经600℃氮化2 h后，生成多孔叠层VN微米片，其尺寸范围在15~80 μm，从放大的SEM照片可看到叠层堆积的结构（图1d,e）。TEM图像也了VN微米片具有的多孔结构，米粒状的VN纳米粒子以孪晶的形式存在，其中一次晶粒尺寸约为20 nm (图1f,g)。图1g内的插图显示出间距为0.2 nm的晶格条纹，与VN (200)晶面一致。
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