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       多硫化物的穿梭效應(yīng)和緩慢的氧化還原動(dòng)力學(xué)是制約鋰硫電池實(shí)際應(yīng)用的主要障礙。在本研究中，我們報(bào)道了利用中空碳納米球(HCSs)、MXene納米片和CoO(OH)通過(guò)簡(jiǎn)單的自組裝工藝制備的嵌入雙極金屬Ti和Co的陰極材料。由于雙極金屬相關(guān)活性位點(diǎn)引入的強(qiáng)化學(xué)吸附和高催化活性，HCS@Co MXene/S陰極的鋰電池與HCS/S和HCS@MXene/S陰極相比，電荷轉(zhuǎn)移電阻最低，倍率性能最好。此外，該電池具有1309 mA h g^-1的高初始放電容量，在0.5 C下循環(huán)300次后仍保持570 mA h g^-1。. 即使在1℃的放電電流下，電池在120次循環(huán)中仍保持728 mA h g⁻¹的可逆容量。因此，在雙極金屬包埋的情況下，鋰離子電池陰極的循環(huán)穩(wěn)定性優(yōu)于參考陰極。本研究結(jié)果為高性能鋰電池正極及其器件的簡(jiǎn)易組裝提供了廣闊的前景。
 
 
圖1 HCS@Co MXene的修復(fù)過(guò)程示意圖。
 
  
圖2。光學(xué)圖像顯示HCS的水溶液在不同(a)0 h (b) 1h 靜止時(shí)間下的變化。 (c) HCS/H₂O和MXene/H₂O分散體系的Zeta電位。(d) HCS的FTIR光譜分析。
 
  
圖3 (a) 3D e-Ti₃C₂-1， (b) 3D e-Ti₃C₂-2和(c) 3D e-Ti₃C₂-3的形態(tài)演化示意圖。(d) 3D e-Ti₃C₂-1 (120 C)、3D e-Ti₃C₂-2 (150 C)和3D e-Ti₃C₂-3 (180 C)的TEM圖像。(h)三維e- Ti₃C₂-2的TEM圖像。(i)三維e-Ti₃C₂-2的HRTEM圖像，(j)傅里葉變換(FFT)模式、FFT反晶格圖像和選定區(qū)域的晶格間距剖面。(k)三維e-Ti₃C₂-2微球橫斷面上的高角度環(huán)形暗場(chǎng)掃描透射電子顯微鏡(HAADF-STEM)圖像。(l)三維e-Ti₃C₂-2微球的元素映射。
 
  
圖4。(a) HCS、HCS@Co MXene和HCS@Co MXene/S的XRD和(b)拉曼光譜。(c) N₂吸附/脫附等溫線和(d) HCS@Co MXene和HCS@Co MXene/S孔徑分布。
 
 
圖5。(a) HCS@Co MXene/S的XPS譜和(b) C 1s， (C) O 1s， (d) S 2p， (e) Ti 2p， (e) Co 2p的高分辨率譜。
 
  
圖6。(a) CV曲線，(b)速率性能，(c)不同陰極第一循環(huán)后的交流阻抗。(d) HCS@Co MXene/S在不同周期下的交流阻抗圖。
 
 
圖7 HCS@Co MXene/S陰極在0.5 C時(shí)100次循環(huán)后的充放電曲線(a)和1 C時(shí)不同循環(huán)的充放電曲線(b)。不同陰極在(C) 0.5 C和(d) 1 C時(shí)的循環(huán)性能。
 
  
圖8。HCS、HCS@MXene和HCS@Co MXene對(duì)Li₂S₆溶液的紫外-可見(jiàn)吸附光譜。
 
       相關(guān)科研成果由相關(guān)科研成果由合肥工業(yè)大學(xué)Fancheng Meng等人于2021年發(fā)表在ACS Applied Energy Materials (https://pubs.acs.org/10.1021/acsaem.1c02449)上。原文：Self-Assembled Bipolar Metals with Hollow Carbon Spheres for High-Performance Li−S Battery Cathodes。

轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)