Abstrato

Ancoragem in situ de nanopartículas de sílica sulfofílica em estrutura de carbono macro-mesoporosa para cátodos de Li-S de baixo custo

  Yajing Liu

 Carbonos porosos condutores surgiram como os principais hospedeiros para a construção de cátodos de baterias de lítio-enxofre, mas atualmente são desafiados pela química de superfície pobre e síntese econômica. Aqui, um carbono macro-mesoporoso hierárquico 3D com ancoragem de sílica in-situ (SMC) foi preparado por meio de uma abordagem sol-gel econômica e de alto rendimento. Nessa estratégia, canais de macroporos interconectados, mesoporos abundantes e nanopartículas de sílica bem distribuídas são integrados sinergicamente em uma estrutura condutora construída pelo acúmulo de nanopartículas de carbono, e o conteúdo ajustável de sílica também pode ser alcançado simultaneamente. A rede condutora 3D e as porosidades hierárquicas interconectadas conferem à matriz de carbono méritos estruturais multifacetados para promover a transferência de elétrons/íons e homogeneizar a dispersão de enxofre. Além disso, a mobilização de LixSy (S8 e polissulfetos) é drasticamente restringida por meio da ligação química entre sílica e LixSy, o que é confirmado por estudos de DFT. Beneficiando-se desses méritos exclusivos, as baterias forneceram uma alta capacidade reversível de 969,7 mAh g-1 e capacidade aprimorada de 625,5 mAh g-1 com uma taxa de desvanecimento de capacidade de apenas 0,088% por ciclo após 400 ciclos a 0,2 C. Essa estratégia pode fornecer uma nova perspectiva para a modificação da química de superfície do material hospedeiro de enxofre à base de carbono com baixo custo e abordagem simples para, em última análise, avançar o sistema de conversão e armazenamento de energia.