全部 标题 作者
关键词 摘要

OALib Journal期刊
ISSN: 2333-9721
费用:99美元

查看量下载量

相关文章

更多...
-  2017 


DOI: 10.3866/PKU.WHXB201609232

Full-Text   Cite this paper   Add to My Lib

Abstract:

自从我们课题组在2011年首次报道化学改性碳用于锂硫电池以来,其在锂硫电池中的应用便引起了人们的广泛关注。与传统碳质材料相比,化学改性碳在抑制多硫离子的溶解和扩散,实现锂硫电池长循环寿命方面展现出了其独特的优势和前景,已成为当前锂硫电池领域研究的热点和前沿。本综述主要报道了本课题组在化学改性碳高效利用硫材料以及其与多硫离子的化学和物理吸附协同作用高效固硫方面所取得的研究进展,系统介绍了不同化学改性碳的结构特点、优势及在锂硫电池中的应用,展望了化学改性碳在锂硫电池中的应用前景。
Chemically modified carbon has attracted significant attention since our first report of its use in lithium/sulfur (Li/S) cells. Compared with traditional carbon materials, chemically modified carbon prevents the dissolution and diffusion of intermediate polysulfides. Therefore, it yields sulfur cathodes with long cycling stability, which has become the focus of current research in the field of Li/S batteries. This review summarizes the use of chemically modified carbon for highly efficient sulfur utilization and the synergistic chemical/physical trapping of sulfur species. The prospects of further developments of Li/S batteries using chemically modified carbon is also discussed

References

[1]  5 Erickson E. M. ; Ghanty C. ; Aurbach D. J.Phys. Chem. Lett 2014, 5, 3313. doi: 10.1021/jz501387m
[2]  7 Liu C. ; Li F. ; Ma L. P. ; Cheng H. M. Adv. Mater 2010, 22, E28. doi: 10.1002/adma.200903328
[3]  8 Cheng F. Y. ; Liang J. ; Tao Z. L. ; Chen J. Adv. Mater 2011, 23, 1695. doi: 10.1002/adma.201003587
[4]  14 Li W. F. ; Cheng S. ; Wang J. ; Qiu Y. C. ; Zheng Z. Z. ; Lin H.Z. ; Nanda S. ; Ma Q. ; Xu Y. ; Ye F. M. ; Liu M. N. ; Zhou L.S. ; ZhangY.G. Angew. Chem. Int. Ed 2016, 55, 1. doi: 10.1002/anie.201600256
[5]  17 Wild M. ; O'Neill L. ; Zhang T. ; Purkayastha R. ; Minton G. ; Marinescub M. ; Offer G. J. Energy Environ. Sci 2015, 8, 3477. doi: 10.1039/C5EE01388G
[6]  26 Huang J. Q. ; Zhuang T. Z. ; Zhang Q. ; Peng H. J. ; Chen C.M. ; Wei F. ACS Nano 2015, 9, 3002. doi: 10.1021/nn507178a
[7]  35 Wang L. N. ; Zhao Y. ; Thom M. L. ; Byon H. R. Adv. Funct. Mater 2014, 24, 2248. doi: 10.1002/adfm.201302915
[8]  37 Zhu J. X. ; Yang D. ; Yin Z. Y. ; Yan Q. Y. ; Zhang H. Small 2014, 10, 3480. doi: 10.1002/smll.201303202
[9]  54 Zhang Y. G. ; Zhao Y. ; Yermukhambetova A. ; Bakenov Z. ; Chen P. J. J.Mater. Chem. A 2013, 1, 295. doi: 10.1039/c2ta00105e
[10]  55 Choi Y. J. ; Jung B. S. ; Lee D. J. ; Kim K.W. ; Ahn H. J. ; Cho K. K. ; Gu H. B. Phys. Scr 2007, T129, 62. doi: 10.1088/0031-8949/2007/T129/014
[11]  56 Ji X. L. ; Evers S. ; Black R. ; Nazar L. F. Nat. Commun 2011, 2, 325. doi: 10.1038/ncomms1293
[12]  62 Ji L. ; Rao M. ; Zheng H. ; Zhang L. ; Li Y. ; Duan W. ; Guo J. ; Cairns E. J. ; Zhang Y. J. Am. Chem. Soc 2011, 133, 18522. doi: 10.1021/ja206955k
[13]  63 Zhang S. S. Inorg. Chem. Front 2015, 2, 1059. doi: 10.1039/c5qi00153f
[14]  65 Qiu Y. C. ; Li W. F. ; Li G. Z. ; Hou Y. ; Zhou L. S. ; Li H. F. ; Liu M. N. ; Ye F. M. ; Yang X.W. ; Zhang Y. G. Nano Res 2014, 7, 1355. doi: 10.1007/s12274-014-0500-5
[15]  67 Liu M. N. ; Ye F. M. ; Li W. F. ; Li H. F. ; Zhang Y. G. Nano Res 2016, 9, 94. doi: 10.1007/s12274-016-1027-8
[16]  1 Goodenough J. B. Energy Environ. Sci 2014, 7, 14. doi: 10.1039/C3EE42613K
[17]  3 Ellis B. L. ; Lee K. T. ; Nazar L. F. Chem. Mater 2010, 22, 691. doi: 10.1021/cm902696j
[18]  20 Huang J. Q. ; Zhang Q. ; Wei F. Energy Storage Mater 2015, 1, 127. doi: 10.1016/j.ensm.2015.09.008
[19]  21 Song M. K. ; Zhang Y. G. ; Cairns E. J. Nano Lett 2013, 13, 5891. doi: 10.1021/nl402793z
[20]  25 Zhou G. ; Li L. ; Wang D.W. ; Shan X. Y. ; Pei S. ; Li F. ; Cheng H. M. Adv. Mater 2015, 27, 641. doi: 10.1002/adma.201404210
[21]  32 Ji L.W. ; Rao M. M. ; Aloni S. ; Wang L. ; Cairns E. J. ; Zhang Y. G. Energy Environ. Sci 2011, 4, 5053. doi: 10.1039/C1EE02256C
[22]  34 Guo J. C. ; Xu Y. H. ; Wang C. S. Nano Lett 2011, 11, 4288. doi: 10.1021/nl202297p
[23]  57 Liang Z. ; Zheng G. Y. ; Li W. Y. ; Seh Z.W. ; Yao H. B. ; Yan K. ; Kong D. S. ; Cui Y. ACS Nano 2014, 8, 5249. doi: 10.1021/nn501308m
[24]  58 Sun F. G. ; Wang J. T. ; Long D. H. ; Qiao W. M. ; Ling L. C. ; Lv C. X. ; Cai R. J.Mater. Chem. A 2013, 1, 13283. doi: 10.1039/c3ta12846f
[25]  59 Qu Q. T. ; Gao T. ; Zheng H. Y. ; Wang Y. ; Li X. Y. ; Li X. X. ; Chen J. M. ; Han Y. Y. ; Shao J. ; Zheng H. Z. Adv. Mater. Interfaces 2015, 2, 1500048. doi: 10.1002/admi.201500048
[26]  60 Liang X. ; Garsuch A. ; Nazar L. F. Angew. Chem. Int. Ed 2015, 54, 3907. doi: 10.1002/anie.201410174
[27]  61 Zhang Q. F. ; Wang Y. F. ; Seh Z.W. ; Fu Z. H. ; Zhang R. F. ; Cui Y. Nano Lett 2015, 15, 3780. doi: 10.1021/acs.nanolett.5b00367
[28]  64 Zhang L. ; Ji L. ; Glans P. A. ; Zhang Y. ; Zhu J. ; Guo J. Phys. Chem. Chem. Phys 2012, 14, 13670. doi: 10.1039/C2CP42866K
[29]  71 Zhang Y.W. ; Liu J. H. ; Wu G. ; Chen W. Nanoscale 2012, 4, 5300. doi: 10.1039/C2NR30948C
[30]  74 Pang Q. ; Nazar L. F. ACS Nano 2016, 10, 4111. doi: 10.1021/acsnano.5b07347
[31]  76 Zhou G. ; Paek E. ; Hwang G. S. ; Manthiram A. Nat. Commun 2015, 6, 7760. doi: 10.1038/ncomms8760
[32]  2 Larcher D. ; Tarascon J. M. Nat. Chem 2015, 7, 19. doi: 10.1038/nchem.2085
[33]  9 Yang Y. ; Zheng G. Y. ; Cui Y. Chem. Soc. Rev 2013, 42, 3018. doi: 10.1039/c2cs35256g
[34]  10 Muldoon J. ; Bucur C. B. ; Gregory T. Chem. Rev 2014, 114, 11683. doi: 10.1021/cr500049y
[35]  22 Qiu Y. C. ; Li W. F. ; Zhao W. ; Li G. Z. ; Hou Y. ; Liu M. N. ; Zhou L. S. ; Ye F. M. ; Li H. F. ; Wei Z. H. ; Yang S. H. ; Duan W. H. ; Ye Y. F. ; Guo J. H. ; Zhang Y. G. Nano Lett 2014, 14, 4821. doi: 10.1021/nl5020475
[36]  23 Qiu Y. C. ; Rong G. L. ; Yang J. ; Li G. Z. ; Ma S. ; Wang X. L. ; Pan Z. H. ; Hou Y. ; Liu M. N. ; Ye F. M. ; Li W. F. ; Seh Z.W. ; Tao X. Y. ; Yao H. B. ; Liu N. ; Zhang R. F. ; Zhou G. M. ; Wang J. P. ; Fan S. S. ; Cui Y. ; Zhang Y. G. Adv. Energy Mater 2015, 5, 1501369. doi: 10.1002/aenm.201501369
[37]  24 Suo L. M. ; Hu Y. S. ; Li H. ; Armand M. ; Chen L. Q. Nat. Commun 2013, 4, 1481. doi: 10.1038/ncomms2513
[38]  27 Wang W. K. ; Yu Z. B. ; Wang A. B. ; Yuan K. G. ; Yang Y. S. Research Progress and Thought in Lithium-Sulfur Batteries. The14th National Conference of Electrochemistry Yangzhou: YangzhouUniversity, 2007, 1058.
[39]  28 Ji X. L. ; Lee K. T. ; Nazar L. F. Nat. Mater 2009, 8, 500. doi: 10.1038/nmat2460
[40]  29 Li K.F. ; Wang B. ; Su D.W. ; Park J. ; Ahn H. ; Wang G. X. J. Power Sources 2012, 202, 389. doi: 10.1016/j.jpowsour.2011.11.073
[41]  30 Li G. C. ; Hu J. J. ; Li G. R. ; Ye S. H. ; Gao X. P. J.Power Sources 2013, 240, 589. doi: 10.1016/j.jpowsour.2013.02.095
[42]  31 Cheng J. J. ; Pan Y. ; Pan J. A. ; Song H. J. ; Ma Z. S. RSC Adv 2015, 5, 68. doi: 10.1039/c4ra12509f
[43]  36 Zhu L. ; Zhu W. C. ; Cheng X. B. ; Huang J. Q. ; Peng H. J. ; Yang S. H. ; Zhang Q. Carbon 2014, 75, 161. doi: 10.1016/j.carbon.2014.03.049
[44]  40 Zhou G. M. ; Pei S. F. ; Li L. ; Wang D.W. ; Wang S. G. ; Huang K. ; Yin L. C. ; Li F. ; Cheng H. M. Adv. Mater 2014, 26, 625. doi: 10.1002/adma.201302877
[45]  41 Zheng S. Y. ; Yi F. ; Li Z. P. ; Zhu Y. J. ; Xu Y. H. ; Luo C. ; Yang J. H. ; Wang C. S. Adv. Funct. Mater 2014, 24, 4156. doi: 10.1002/adfm.201304156
[46]  42 Li Z. ; Yuan L. X. ; Yi Z. Q. ; Sun Y. M. ; Liu Y. ; Jiang Y. ; Shen Y. ; Xin Y. ; Zhang Z. L. ; Huang Y. H. Adv. Energy Mater 2014, 4, 1301473. doi: 10.1002/aenm.201301473
[47]  43 Zhang K. ; Zhao Q. ; Tao Z. L. ; Chen J. Nano Res 2013, 6, 38. doi: 10.1007/s12274-012-0279-1
[48]  44 Peng H. J. ; Huang J. Q. ; Zhao M. Q. ; Zhang Q. ; Cheng X.B. ; Liu X. Y. ; Qian W. Q. ; Wei F. Adv. Func. Mater 2014, 19, 2772. doi: 10.1002/adfm.201303296
[49]  45 Liu S. K. ; Xie K. ; Li Y. J. ; Chen Z. X. ; Hong X. B. ; Zhou L.J. ; Yuan J. F. ; Zheng C. M. RSC Adv 2015, 5, 5516. doi: 10.1039/c4ra12393j
[50]  46 Zhu L. ; Peng H. J. ; Liang J. Y. ; Huang J. Q. ; Chen C. M. ; Guo X. F. ; Zhu W. C. ; Li P. ; Zhang Q. Nano Energy 2015, 11, 746. doi: 10.1016/j.nanoen.2014.11.062
[51]  47 Sun L. ; Kong W. B. ; Jiang Y. ; Wu H. C. ; Jiang K. L. ; Wang J. P. ; Fan S. S. J.Mater. Chem. A 2015, 3, 5305. doi: 10.1039/c4ta06255h
[52]  48 Yang X. ; Zhang L. ; Zhang F. ; Huang Y. ; Chen Y. S. ACS Nano 2014, 8, 5208. doi: 10.1021/nn501284q
[53]  49 Seh Z.W. ; Li W. Y. ; Cha J. J. ; Zheng G. Y. ; Yang Y. ; McDowell M. T. ; Hsu P. C. ; Cui Y. Nat. Commun 2013, 4, 1331. doi: 10.1038/ncomms2327
[54]  50 Yao H. B. ; Zheng G. Y. ; Hsu P. C. ; Kong D. S. ; Cha J. J. ; Li W. Y. ; Seh Z.W. ; McDowell M. T. ; Yan K. ; Liang Z. ; Narasimhan V. K. ; Cui Y. Nat. Commun 2014, 5, 3943. doi: 10.1038/ncomms4943
[55]  51 Tao X. Y. ; Wang J. G. ; Ying Z. G. ; Cai Q. X. ; Zheng G. Y. ; Gan Y. P. ; Huang H. ; Xia Y. ; Liang C. ; Zhang W. K. ; Cui Y. Nano Lett 2014, 14, 5288. doi: 10.1021/nl502331f
[56]  52 Pang Q. ; Kundu D. ; Cuisinier M. ; Naza L. F. Nat. Commun 2015, 5, 4759. doi: 10.1038/ncomms5759
[57]  53 Song M. S. ; Han S. C. ; Kim H. S. ; Kim J. H. ; Kim K. T. ; Kang Y. M. ; Ahn H. J. ; Dou S. X. ; Lee J. Y. J.Electrochem. Soc 2004, 151, A791. doi: 10.1149/1.1710895
[58]  69 Zhang S. ; Liu M. N. ; Ma F. ; Ye F. M. ; Li H. F. ; Zhang X. Y. ; Hou Y. ; Qiu Y. C. ; Li W. F. ; Wang J. ; Wang J. ; Zhang Y. G. J. Mater. Chem. A 2015, 3, 18913. doi: 10.1039/c5ta05819h
[59]  4 Goodenough J. B. ; Park K. S. J.Am. Chem. Soc 2013, 135, 1167. doi: 10.1021/ja3091438
[60]  6 Croguennec L. ; Palacin M. R. J.Am. Chem. Soc 2015, 137, 3140. doi: 10.1021/ja507828x
[61]  11 Lin M. C. ; Gong M. ; Lu B. A. ; Wu Y. P. ; Wang D. Y. ; Guan M. Y. ; Angell M. ; Chen C. X. ; Yang J. ; Hwang B. J. ; Dai H.J. Nature 2015, 520, 325. doi: 10.1038/nature14340
[62]  12 Yin Y. X. ; Xin S. ; Guo Y. G. ; Wan L. J. Angew. Chem. Int. Ed 2013, 52, 13186. doi: 10.1002/anie.201304762
[63]  13 Manthiram A. ; Chung S. H. ; Zu C. X. Adv. Mater 2015, 27, 1980. doi: 10.1002/adma.201405115
[64]  15 Song M. K. ; Cairns E. J. ; Zhang Y. G. Nanoscale 2013, 5, 2186. doi: 10.1039/c2nr33044j
[65]  16 Bruce P. G. ; Freunberger S. A. ; Hardwick L. J. ; Tarascon J.M. Nat. Mater 2012, 11, 172. doi: 10.1038/nmat3191
[66]  18 Pope M. A. ; Aksay I. A. Adv. Energy Mater 2015, 5, 1500124. doi: 10.1002/aenm.201500124
[67]  19 Zhang S. ; Ueno K. ; Dokko K. ; Watanabe M. Adv. Energy Mater 2015, 5, 1500117. doi: 10.1002/aenm.201500117
[68]  33 Zheng G. Y. ; Yang Y. ; Cha J. J. ; Hong S. S. ; Cui Y. Nano Lett 2011, 11, 4462. doi: 10.1021/nl2027684
[69]  38 You Y. ; Zeng W. C. ; Yin Y. X. ; Zhang J. ; Yang C. P. ; Zhu Y.W. ; Guo Y. Y. J.Mater. Chem. A 2015, 3, 4799. doi: 10.1039/c4ta06142j
[70]  39 Li H. F. ; Yang X.W. ; Wang X. M. ; Liu M. N. ; Ye F. M. ; Wang J. ; Qiu Y. C. ; Li W. F. ; Zhang Y. G. Nano Energy 2015, 12, 468. doi: 10.1016/j.nanoen.2015.01.007
[71]  66 Ye F. M. ; Liu M. N. ; Zhang X. Y. ; Li W. F. ; Pan Z. H. ; Li H.F. ; Zhang S. ; Zhang Y. G. Small 2016, 12, 4966. doi: 10.1002/small.201600779
[72]  68 Wang C. ; Su K. ; Wan W. ; Guo H. ; Zhou H. H. ; Chen J. T. ; Zhang X. X. ; Huang Y. H. J.Mater. Chem. A 2014, 2, 5018. doi: 10.1039/C3TA14921H
[73]  70 Liu J. H. ; Zhang T. K. ; Wang Z. C. ; Dawson G. ; Chen W. J. Mater. Chem 2011, 21, 14398. doi: 10.1039/C1JM12620B
[74]  72 Liu J. ; Liu Y. ; Liu N. Y. ; Han Y. Z. ; Zhang X. ; Huang H. ; Lifshitz Y. ; Lee S. T. ; Zhong J. ; Kang Z. H. Science 2015, 347, 970. doi: 10.1126/science.aaa3145
[75]  73 Liu J. H. ; Li W. F. ; Duan L. M. ; Li X. ; Ji L. ; Geng Z. B. ; Huang K. K. ; Lu L. H. ; Zhou L. S. ; Liu Z. R. ; Chen W. ; Liu L.W. ; Feng S. H. ; Zhang Y. G. Nano Lett 2015, 15, 5137. doi: 10.1021/acs.nanolett.5b01919
[76]  75 Wang J. ; Cheng S. ; Li W.F. ; Zhang S. ; Li H. F. ; Zheng Z.Z. ; Li F. J. ; Shi L. Y. ; Lin H. Z. ; Zhang Y. G. J.Power Sources 2016, 321, 193. doi: 10.1016/j.jpowsour.2016.04.120
[77]  77 Pang Q. ; Tang J. ; Huang H. ; Liang X. ; Hart C. ; Tam K. C. ; Nazar L. F. Adv. Mater 2015, 27, 6021. doi: 10.1002/adma.201502467

Full-Text

Contact Us

service@oalib.com

QQ:3279437679

WhatsApp +8615387084133