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祝贺课题组博士生吴强交联纳米花网络协同碲掺杂构建富硫硫化聚丙烯腈实现超600 Wh kg‒1锂硫电池的工作被《Energy & Environmental Science》接收!

《Cross-linked nanoflower network and Se-doping enabling sulfur rich SPAN towards lithium‒sulfur batteries beyond 600 Wh kg‒1》(交联纳米花网络协同碲掺杂构建富硫硫化聚丙烯腈实现超600 Wh kg‒1锂硫电池)

硫化聚丙烯腈(SPAN)由于其独特的有机骨架和共价硫储存机制,有效地防止多硫化物的溶解和减缓体积膨胀,是高能量密度锂硫电池最有前途的正极之一。然而,它的低硫含量和缓慢的反应动力学极大地限制了Li-SPAN电池的实际能量密度和商业可行性。本文利用水合肼合成了一种富氮交联纳米花状聚丙烯腈(NH-FPAN)作为硫宿主材料。在硫化过程中,NH-FPAN中的丰富的氮吸附位点和交联网络实现单质硫和共价硫共存,使硫含量从40%提升至到65%。此外,独特的交联网络结构和硒掺杂加速了反应动力学,实现高硫利用率。因此,该硫正极发挥出超过1000 mAh g-1的超高复合比容量和超6000次循环的优异稳定性。在超高面载量(24.8 mg cm-2)和实用化条件下,扣式电池发挥出25.2 mAh cm-2的超高面容量和高达638.6 Wh kg-1的能量密度。这一策略有望突破SPAN复合材料的硫含量和容量限制,将Li-SPAN电池推向实际的储能应用。

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