,这些多硫化物会溶解在电解液中,扩散到负极,与金属锂反应,生成短链多硫化物,然后又扩散回正极,这就是穿梭。
它会导致库仑效率低下、容量快速衰减,而且金属锂负极还会产生枝晶,刺穿隔膜造成短路。”
邓淞元讲得口沫横飞,手舞足蹈,不知道为什么,陈末感觉邓淞元在讲这个问题时,身上都在发光,整个人爆发出了极大的热情。
“所以,科学家们想了很多办法,用碳材料包覆硫、设计多孔结构吸附多硫化物、开发固态电解质,但至今没有完美的解决方案。”
他一口气讲了十多分钟,最后喘了口气,看向陈末,“懂了吗?”
陈末若有所思地点了点头,双眼却望着虚空中的某个方向,象是在进行高速的头脑风暴。
“邓老师。”
陈末忽然开口,声音不大,但带着一种让人不由自主安静下来的力量。
“您刚才说,多硫化物的穿梭效应是因为它们在电解液中的溶解和扩散。”
“对。”
“那如果……不让它溶解呢?”
邓淞元愣了一下,“不让它溶解?什么意思?”
陈末走到讲台前,拿起粉笔,在黑板上画了一个简单的示意图。
“如果用一种多孔材料,把硫限制在纳米级的孔道里,孔道的大小刚好让锂离子通过,但多硫化物分子太大进不去。”
他画了一个圆,周围画了一圈小孔。
“多硫化物被困在孔道里,不就无法穿梭了?”
邓淞元眼睛一亮:“你是说物理限域?这个思路已经有人做过了,碳纳米管、介孔碳、金属有机框架……”
“不。”
陈末打断了他,又在黑板上画了另一个图,“我说的不是单纯的物理限域。
您刚才讲配位化学的时候提到过,有些金属有机框架材料(ofs)不仅有多孔结构,而且孔道内壁有未配位的活性位点,可以对多硫化物产生化学吸附。”
他越说越快,粉笔在黑板上噼里啪啦地响。
“如果能设计一种双功能的of,孔道尺寸刚好2-3纳米,既能物理限制多硫化物,又能通过孔道内壁的极性官能团或金属位点化学吸附多硫化物,那不就是物理+化学双重限域?”
邓淞元张了张嘴,没说出话来。
陈末还在继续,“而且,我刚才在您的黑板报上看到您写了导电性。”
他用粉笔在刚才的图上加了几个小点。
“of的导电性通常很差,但如果把导电碳材料,比如石墨烯或者碳纳米管和of复合,形成三维导电网络,那就能同时解决导电性和穿梭效应两个问题。”
“甚至……”陈末顿了顿,眼神发亮,“如果在这个复合结构中再添加一些催化位点,加速多硫化物的转化反应动力学,那电池的倍率性能和循环寿命都能得到提升。”
“你是说,吸附-催化协同策略?”
邓淞元如遭雷击,眼中爆发出明亮的光芒,无数灵感涌入脑海。
教室里鸦雀无声。
全班同学都呆呆地看着陈末,仿佛在看一个外星生物。
周浩呢喃道:“他……他在说什么?”
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