Effect of Mo2C/PE Separator on the Performance of Lithium Sulfur Batteries

doi:10.7503/cjcu20230223

Abstract

Abstract:

In order to enhance the protective effect of lithium metal negative electrodes and suppress the shuttle effect of polysulfides， the molybdenum based materials with low-cost and high Earth abundance were selected to synthesize molybdenum carbide（Mo₂C） with spherical shell structure， and the molybdenum carbide modified polyethylene separators（Mo₂C/PE） was prepared. The influence of Mo₂C/PE separators on the performance of lithium sulfur batteries was analyzed. The results indicate that the good lithium affinity of Mo₂C can induce uniform deposition of Li⁺ and inhibit the growth of lithium dendrites. The Mo₂C/PE separator has a large specific surface area and porosity， which has a certain improvement effect on the volume changes caused by the charging and discharging process. Compared to the battery without PE separator， Li-Li symmetric battery using Mo₂C/PE separator has smaller polarization voltage fluctuations and can stably cycle at higher current density. Lithium sulfur batteries equipped with Mo₂C/PE separators have a specific discharge capacity of 1235.3 mA·h/g at a rate of 0.2C， and after 500 cycles， the discharge capacity can be maintained at 652.4 mA·h/g.

Key words: Mo₂C, Mo₂C/PE separator, Lithium sulfur battery, Lithium negative electrode, Electrochemical performance

CLC Number:

O646

TrendMD:

WANG Qian, WEI Yi, JIA Hongsheng. Effect of Mo₂C/PE Separator on the Performance of Lithium Sulfur Batteries[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2023, 44(11): 20230223.

Figures/Tables 9

References 24

1	Han F. C.， Li F. J.， Chen L.， He L. Y.， Jiang Y. N.， Xu S. D.， Zhang D.， Qi L.， Chem. J. Chinese Universities， 2022， 43（8）， 20220163
	韩付超，李福进，陈良，贺磊义，姜玉南，徐守冬，张鼎，其鲁. 高等学校化学学报， 2022， 43（8）， 20220163
2	Zhou J. L.， Zhao Z. X.， Wu T. Y.， Wang X. M.， Acta Chimica Sinica， 2023， 81（4）， 351—358
	周俊粮，赵振新，武庭毅，王晓敏. 化学学报， 2023， 81（4）， 351—358
3	Cheng B. B.， Cheng C.， Xu C. B.， Deng S.， Marine Electric. Electronic. Engineering， 2023， 43（3）， 8—12
	程冰冰，程臣，徐春波，邓胜. 船电技术， 2023， 43（3）， 8—12
4	Tang T. Y.， Zhang L. G.， Guo Z. F.， Gu X. X.， Rare Metals， 2022， 46（7）， 954—964
	唐天宇，张龙贵，郭子芳，古兴兴. 稀有金属， 2022， 46（7）， 954—964
5	Li D. S.， Zhu K. X.， J. Qingdao University Sci. Tech.（Natural Science Edition）， 2022， 43（3）， 63—70， 76
	李东胜，朱开兴. 青岛科技大学学报（自然科学版）， 2022， 43（3）， 63—70， 76
6	Tang T.， Hou Y.， Small Methods， 2019， 4（6）， 1900001
7	Gao H.， J. Liaoning University（Natural Science Edition）， 2023， 50（1）， 78—86
	高海. 辽宁大学学报（自然科学版）， 2023， 50（1）， 78—86
8	Harks P. P. R. M. L.， Mulder F. M.， Notten P. H. L.， J. Power Sources， 2015， 288， 92—105
9	Goodenough J. B.， Kim Y.， Chem. Mater.， 2009， 22（3）， 587—603
10	Xue Z.， Mu Z. L.， He R. H.， Li Y. B.， Zhang X. X.， Chem. J. Chinese Universities， 2023， 44（4）， 20220709
	薛转，穆钟林，何润合，李永兵，张兴祥. 高等学校化学学报， 2023， 44（4）， 20220709
11	Li J. X.， Dai L. Q.， Wang Z. F.， Xie L.， Chen J.， Yan C.， Yuan H.， Wang H.， Chen C.， J. Energy Chem.， 2022， 67， 736 —744
12	Wang Y.， Yang L. W.， Chen Y. X.， Li Q.， Wang G. K.， ACS Appl. Mater. Inter.， 2020， 12（52）， 57859 —57869
13	Huang J. Q.， Sun Y. Z.， Wang Y. F.， Zhang Q.， Acta Chimica Sinica， 2017， 75（2）， 173—188
	黄佳琦，孙滢智，王云飞，张强. 化学学报， 2017， 75（2）， 173 —188
14	Zhang Z. Y.， Lai Y. Q.， Zhang Z. A.， Li J.， Solid State Ionics， 2015， 278， 166 —171
15	Ge S. W.， Zhao Q.， Kong X.， Wang J. H.， Huang C. L.， Wang Z. H.， Guo B. F.， J. Qilu University Technology， 2023， 37（1）， 43—48
	葛世伟，赵倩，孔霞，王俊蘅，黄春林，王子浩，郭柄锋. 齐鲁工业大学学报， 2023， 37（1）， 43—48
16	Wang Y. J.， Cheng H. Y.， Hou J. Y.， Yang W. H.， Huang R. W.， Ni Z. C.， Zhu Z. Y.， Wang Y.， Wei K. Y.， Zhang Y. Y.， Li X.， J. Electrochemistry， 2023， 29（3）， 2217002
	王妍洁，程宏宇，侯冀岳，杨文豪，黄荣威，倪志聪，朱子翼，王颖，韦克毅，张义永，李雪. 电化学， 2023， 29（3）， 2217002
17	Song P. H.， Sun Y.， Lu J. X.， Wang C. G.， Chemical Technology， 2022， 30（4）， 49—55
	宋鹏豪，孙悦，陆继鑫，王存国.化工科技， 2022， 30（4）， 49—55
18	Zhang Z.， Wang J. N.， Shao A.， Xiong D. G.， Liu J. W.， Lao C. Y.， Xi K.， Lu S. Y.， Jiang Q.， Xu J.， Science China Materials， 2020， 63（12）， 2443—2455
19	Chen M. S.， Zhang H. R.， Zhang Q.， Liu J. Q.， Wu Y. C.， Chem. J. Chinese Universities， 2021， 42（8）， 2540—2549
	陈铭苏，张会茹，张琪，刘家琴，吴玉程. 高等学校化学学报， 2021， 42（8）， 2540—2549
20	Wu S. L.， Shi J. Y.， Nie X. L.， Yao Y.， Jiang F.， Wei Q.， Huang F.， Energy & Environmental Materials， 2022， 6（2）， e12319
21	Li J. X.， Dai L. Q.， Wang Z. F.， Wang H.， Xie L.， Chen J.， Yan C.， Yuan H.， Wang H.， Chen C.， J. Energy Chem.， 2022， 67， 736 —744
22	Ma C.， Feng Y.， Liu X.， Yang Y.， Wei W.， Energy Storage Materials， 2020， 32， 46—54
23	Yao K. P. C.， Kwabi D. G.， Quinlan R. A.， Azzam N. M.， Alexis G.， Yueh L. L.， Yi C. L.， Yang S. H.， J. Electrochem. Soc.， 2013， 160（6）， A824—A831
24	Zou Q.， Lu Y. C.， J. Phys. Chem. Lett.， 2016， 7（8）， 1518—1525

[1]	XUE Zhuan, MU Zhonglin, HE Runhe, LI Yongbing, ZHANG Xingxiang. Effects of Amino Content of Aminated Carbon Nanotubes on Specific Capacity of Cathode for Li-sulfur Battery [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2023, 44(4): 20220709.
[2]	HU Shiying, SHEN Jiayan, HAN Junshan, HAO Tingting, LI Xing. Preparation of CoO Nanoparticles/Hollow Graphene Nanofiber Composites and Its Electrochemical Performances [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2023, 44(2): 20220462.
[3]	YIN Xiaoju, SUN Xun, ZHAO Chenghao, JIANG Bo, ZHAO Chenyang, ZHANG Naiqing. Research Progress of Single Atomic Catalysts in Lithium-sulfur Batteries [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(5): 20220076.
[4]	HOU Congcong, WANG Huiying, LI Tingting, ZHANG Zhiming, CHANG Chunrui, AN Libao. Preparation and Electrochemical Properties of N-CNTs/NiCo-LDH Composite [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(10): 20220351.
[5]	BAO Junquan, ZHENG Shibing, YUAN Xuming, SHI Jinqiang, SUN Tianjiang, LIANG Jing. An Organic Salt PTO（KPD）₂ with Enhanced Performance as a Cathode Material in Lithium-ion Batteries [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2021, 42(9): 2911.
[6]	XIANG Houzheng, XIE Hongxiang, LI Wenchao, LIU Xiaolei, MAO Aiqin, YU Haiyun. Synthesis and Electrochemical Performance of Spinel-type High-entropy Oxides [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2020, 41(8): 1801.
[7]	LI Xin, CHEN Liang, MA Xiaotao, ZHANG Ding, XU Shoudong, ZHOU Xianxian, DUAN Donghong, LIU Shibin. Preparation of V₂O₃ Hollow Spheres for Lithium Sulfur Batteries ^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2019, 40(9): 1972.
[8]	QIAN Ming,XU Zhimin,LIU Weiwei,HAN Bing. Preparation and Characterization of Pyrrole-(3,4-ethylenedioxythiophene) Copolymer Ordered Nanoarray Film^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2019, 40(3): 612.
[9]	WANG Kun, HUANG Mengyi, ZHANG Xiaosong, HUANG Junjie, DENG Xiang, LIU Changlu. Preparation and Electrochemical Performance of LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂@C Composite^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2018, 39(1): 141.
[10]	ZHENG Zhuo, WU Zhenguo, XIANG Wei, HUA Weibo, GUO Xiaodong. Preparation and Electrochemical Performance of Na⁺-stabilized Layered LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂ Cathode Material for Lithium-ion Batteries [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2017, 38(8): 1458.
[11]	PAN Chao, GU Haiteng, ZONG Feixu, GAO Jingyi. Electrochemical Performance of Flexible Electrospun Carbon-MnO_x Hybrid Nanofibrous Membranes for Supercapacitors^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2017, 38(6): 953.
[12]	LI Fangfang, WANG Hongbin, WANG Runwei, QIU Shilun, ZHANG Zongtao. Hydrothermal Synthesis and Electrochemical Li-storage Performances of NiCo₂O₄@C Nanocomposite^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2017, 38(11): 1913.
[13]	PAN Wenbo, LI Mingxue, SU Yaqiong, WU Deyin, TIAN Zhongqun. Theoretical Study of Reactions Between Polysulfides and Ethylene Carbonate and Raman Spectra in Lithium-sulfur Battery^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2015, 36(9): 1771.
[14]	PAN Jun-Li, WEN Yue-Hua, CHENG Jie, CAO Gao-Ping, YANG Yu-Sheng. Electrochemical Performance of Cu/Cu²⁺ Electrodes in Flow Concentrated Acidic Electrolytes [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2012, 33(03): 531.
[15]	JIAO Li-Fang, LIU Qiang, YUAN Hua-Tang, WANG Yi-Jing, FENG Yan . Effect of Adding MgNi₂ on Electro-chemical Performance of AB₅-type Hydrogen Storage Alloys [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2007, 28(2): 346.

Effect of Mo₂C/PE Separator on the Performance of Lithium Sulfur Batteries

RichHTML

PDF (PC)

Supplement

Knowledge

Abstract

Cite this article

share this article

Figures/Tables 9

References 24

Related Articles 15

Recommended Articles

Metrics

Comments