合肥光源用户在锂硫电池三元金属磷化物催化剂研究中获得新进展
时间 : 2023-03-19     
金属磷化物具有良好的导电性能、较高的电催化活性,可被用于调控锂硫电池的电化学反应过程。然而,金属磷化物的电催化活性仍具有提升空间,且相关作用机制仍需探索,这对锂硫电池电化学反应的合理化具有重要的学术研究价值。近日,西南科技大学的宋英泽教授团队以三元金属类普鲁士蓝(FCN-PBA)为前驱体分别制备铁钴镍三元金属磷化物和氧化物修饰的碳纳米球电催化剂(FCNPFCNO)。其中三元金属磷化物FCNP具有丰富的极性和优异的电子传导性,为多硫化锂提供丰富的吸附位点和较短的转化路径,从而表现出较高的电催化活性。

该团队利用合肥光源X射线成像线站(BL07W)对三元金属催化剂表面Li2S进行了高衬度、高空间分辨的准自然状态三维成像。结果表明,FCNP上沉积的Li2S更加均匀。相应统计结果表明:Li2SFCNP基底材料的体积占比为0.18,高于Li2SFCNO基底材料的体积占比(0.09)。三维X射线纳米CT成像结果加上电化学测试数据表明:FCNP作为双向电催化剂可对Li2S的成核与分解起到有效的催化作用。因此,S/FCNP0.2 C倍率下,放电比容量可达1172.3 mA·h·g-1;在高硫负载(6.5 mg·cm-2)和低电解液用量(5.0 μL·mg·S-1)的情况下,S/20wt%FCNP0.1C下的面容量可达6.2 mA·h·cm-2

相关研究成果以“Unveiling the synergistic catalysis essence of trimetallic Fe-Co-Ni phosphides for lithium–sulfur chemistry”为题,发表在国际知名期刊《Chemical Engineering Journal》上。


图. 借助三维成像等数据揭示了Fe-Co-Ni-磷化物中心对Li–S化学的协同催化机制 

原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894722051178