UiO-66金属团簇和缺陷对锂硫电池隔膜电化学性能的影响

赵瑛妹, 赵玉青, 周星宇, 李海鑫, 程琥, 庄金亮

材料工程 ›› 2025, Vol. 0 ›› Issue (07) : 191-200.

UiO-66金属团簇和缺陷对锂硫电池隔膜电化学性能的影响

  • 赵瑛妹, 赵玉青, 周星宇, 李海鑫, 程琥, 庄金亮
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摘要

分别以硝酸铈铵(Ce(NH4)(2NO3)6)和四氯化锆(ZrCl4)为金属盐,1,4-对苯二甲酸为有机配体(H2BDC),合成CeUiO-66和Zr-UiO-66两种金属有机框架(MOFs)。通过粉末X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等技术表征MOFs的晶体结构和形貌。采用真空抽滤法将Ce-UiO-66和Zr-UiO-66负载于Celgard PP商用隔膜一侧,制备MOFs修饰的功能性隔膜,组装并测试锂硫电池的电化学性能。结果表明:Ce-UiO-66改性隔膜电池具有最优的电化学性能,在0.2 C倍率下,首圈放电容量为1047 mAh·g-1,经200周次循环后,容量保持率为77.5%,库仑效率接近100%。在不同倍率循环下,Ce-UiO-66改性隔膜电池在0.1、0.2、0.5、1、2 C倍率下的放电容量分别达到1281、945、768.1、673.2、604.7mAh·g-1,当返回至0.1 C时,容量恢复至951.6 mAh·g-1,容量保持率为74.3%。上述表明Ce-UiO-66中的氧化还原活性Ce6-oxo团簇可有效催化多硫化锂的转化反应,改善氧化还原动力学性能;此外,Ce-UiO-66还存在较多缺陷和不饱和配位点,能够有效锚定多硫化锂(LiPSs),减缓多硫化物穿梭效应,进一步提升电池的电化学性能。

关键词

锂硫电池 / 金属有机框架 / 隔膜 / 多硫化物 / 穿梭效应

中图分类号

O646 / TM912

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赵瑛妹, 赵玉青, 周星宇, 李海鑫, 程琥, 庄金亮. UiO-66金属团簇和缺陷对锂硫电池隔膜电化学性能的影响. 材料工程. 2025, 0(07): 191-200

基金

国家自然科学基金面上项目(22372045); 贵州省科技厅基础研究重点基金项目(黔科合基础-ZK[2022]重点034)

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