Мезопористый углерод для литий-серных аккумуляторов

Перезаряжаемые литий–серные аккумуляторы (Li–S) в последнее время стали одной из наиболее перспективных систем хранения энергии благодаря низкой стоимости и высокой удельной энергии серных катодов. Практическое применение литий-ионных аккумуляторов по-прежнему ограничено многими материальными проблемами, включая растворение промежуточных полисульфидов лития (Li₂Sx, x>3) в электролите, значительное объемное расширение (80%) серы при литировании и низкую электронную/ионную проводимость серы и сульфида лития (Li₂S).

Мезопористый углерод обладает большой удельной поверхностью и емкостью пор, хорошей электропроводностью и структурной стабильностью, контролируемым распределением пор по размерам и упорядоченной структурой пор, что может эффективно улучшить использование серы и циклические характеристики аккумуляторов. Композиты из упорядоченного мезопористого углерода и серы позволяют добиться лучших электрохимических характеристик. Небольшое количество мезопористого углерода может помочь подавить диффузию полисульфидных ионов и облегчить транспортировку ионов лития во время зарядки и разряда. Кроме того, большая емкость пор может увеличить содержание серы и улучшить начальную разрядную способность и циклические характеристики аккумулятора.

Ссылки:

1. Balancing surface adsorption and diffusion of lithium-polysulfides on nonconductive oxides for lithium–sulfur battery design, Nat. Commun. 7, 11203 (2016)
2. New Approaches for High Energy Density Lithium–Sulfur Battery Cathodes, Acc. Chem. Res. 2013, 46, 5, 1135–1143