不同形状/尺寸MIL-96-Al应用于锂硫电池
金属有机框架材料(MOFs)由于其形貌和尺寸的可控与晶体内部含有的丰富孔道结构和路易斯酸金属位点显示了在锂硫电池应用中的巨大潜力。
通过合成具有不同形貌和尺寸的MIL-96晶体。并将其作为硫载体研究形貌与尺寸对于多硫化锂的吸附与材料比容量之间的关系。通过X射线粉末衍射、拉曼光谱、红外光谱等表征手段证明了MOFs材料的成功合成。
X射线光电子能谱与同步辐射表征说明负载硫后的样品中硫的存在形式，并且与MOFs的骨架具有一定的相互作用。
将以上得到的不同形貌的MIL-96晶体作为硫载体制备锂硫电池正极材料，铝箔为集流体，双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSi)为电解液，组装为2032型纽扣电池进行电化学分析。
在充放电倍率为0.1 C时，测试所得HPC, HBC, HPBC的初始比容量分别为：1322.7, 847.8, 760.6 mAh g-1，经过200圈恒电流充放电后比容量分别为：246.3, 389, 176 mAh g-1，库伦效率维持在95%以上。
Q2/Q1比值与U1值对比可以看出：HBC晶体作为硫载体时，其Li+迁移速率与硫利用率最高。图5为HBC形貌晶体的不同尺寸样品作为硫载体的电化学性能分析。结果表明：随着晶体尺寸的减小，其循环性能逐渐升高，归因于随着晶体的尺寸减小，单位质量的载体材料暴露的(101)晶面面积随之增大。
同时，由于晶体尺寸的减小，其最为电极材料时，与导电剂的接触更为充分，使得较小尺寸的样品可以获得较低的阻抗。
文章首先通过宏观Li2S4溶液的吸附实验测试了不同形貌与不同尺寸大小的MIL-96晶体对Li2S4分子的吸附效果。结果证明：(101)晶面暴露面积最大的HBC晶体对于Li2S4的吸附作用最大。对于不同尺寸大小的HBC晶体，随着尺寸的减小，其对于Li2S4分子的吸附作用逐渐增强。
密度泛函数(DFT)理论计算针对于三个典型晶面，构建模型计算三个晶面分别与Li2S4，S8分子的吸附能，计算结果表明：(101)晶面对于Li2S4与S8的化学吸附作用最大。
此项结果表明：同一晶体中存在着对于Li2S4与S8分子的活性晶面，导致不同形貌的晶体对于多硫化锂分子吸附能力的差异。针对于同一种晶体形貌，粒径的减少使得特定晶面的暴露面积增大，提高对于多硫化锂的吸附能力，电化学循环稳定性提高。
CAS NO.：908831-43-6
分子式：C54H46Al14O62H48O24
分子量：2497.01
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