Получение и исследование композита на основе пористого графеноподобного углерода с наночастицами нитрида титана для литий-серных аккумуляторов

Аңдатпа

Литий-серные аккумуляторы (ЛСА) являются одними из перспективных систем хранения энергии благодаря их чрезвычайно высоких значений плотности энергии (2600 Втч/кг) и теоретической удельной емкости (1675 мАч/г), а также из-за низкой стоимости и широкой доступности серы, которая наряду с этим экологически безопасна и нетоксична. Однако коммерциализация ЛСА и их промышленное применение затруднены низкой электропроводностью серы, эффектом «шаттла» полисульфидов лития и значительным объемным расширением электрода при длительном заряд-разрядном циклировании. Перечисленные проблемы ведут к потере активного материала, быстрому снижению разрядной емкости и низкой стабильности ячейки ЛСА при длительном циклировании. Для устранения этих проблем в рамках данного исследования был разработан, исследован и опробирован композит на основе графеноподобного пористого углерода (GPC), полученного из отходов биомассы и частиц нитрида титана (TiN). Данный композит использовался в качестве пористой проводящей матрицы для иммобилизации серы и формирования серных катодов. При исследовании электрохимических характеристик разработанные катоды на основе GPC-TiN@S продемонстрировали высокое значение начальной разрядной емкости (1154 мАч/г) с ее средним снижением на 0,1% за цикл в течение 100 циклов при плотности тока 0,2 С. Полученные результаты подтверждают, что композит на основе углерода, полученного из биомассы с нанесенными частицами TiN, является перспективным материалом для формирования серных катодов высокой производительности.