武汉理工《ACS AMI》：超薄钴酞菁/石墨烯，用于稳定锂硫电池的氧化物层改性隔膜

成果简介

可充电锂硫（Li-S）电池因其能量密度高、成本低而备受关注。然而，由于中间多硫化物的穿梭效应，Li-S电池容量衰减很快。为了解决这个问题，具有吸收多硫化物能力的功能性隔板在阻止多硫化物通过隔板方面起着至关重要的作用。本文， 武汉理工大学Chunli Shen等研究人员在《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊发表名为“Ultrathin Cobalt Phthalocyanine@Graphene Oxide Layer-Modified Separator for Stable Lithium–Sulfur Batteries”的论文，研究在聚丙烯 (PP) 隔膜上制备负载钴酞菁（CoPc）的超薄轻质氧化石墨烯（GO）。CoPc@GO的厚度约为200nm，具有22μgcm–2的低面积质量。CoPc 通过π-π相互作用均匀分散在GO片上，抑制了穿梭效应并促进了中间多硫化物的转化。因此，带有CoPc@GO-PP隔膜的电池表现出良好的循环稳定性，在1C下 400次循环后的低容量衰减率为0.076%，并且在0.5℃下进行250次循环后，高比容量为919mAhg–1。

图文导读

图1. (a) CoPc@GO-PP锂硫电池隔膜工作机理示意图；(b) CoPc@GO 的TEM 图像；(c) CoPc@GO-PP表面的SEM图像；(d) CoPc@GO-PP 的横截面 SEM 图像；(e, f) CoPc@GO-PP分离器的AFM 图像。

图2. (a) CoPc 和CoPc@GO的XRD 图；(b) GO、PP 和CoPc@GO的拉曼光谱；(c, d) GO-PP和CoPc@GO-PP隔膜的C1s的高分辨率XPS光谱。

图3. (a) PP 和CoPc@GO-PP隔膜的应力-应变曲线；(b) CoPc@GO-PP隔膜折叠前后的数码照片；使用电解液测量 PP 隔膜 (c)、GO-PP 隔膜 (d) 和Co

图4. CoPc@GO-PP隔膜和对照样品的电化学性能。

图5. (a) CoPc@GO-PP分离器和原始 PP 分离器的双 L 装置穿梭试验；（b-c）吸附在CoPc表面和GO表面上的Li 2 S 6优化结构的DFT计算。

文献：https://doi.org/10.1021/acsami.1c19859