リチウム-硫黄電池のための炭素系カソードにおける硫黄還元機構の構造依存性【JST・京大機械翻訳】

Burgos Juan C.; Burgos Juan C.; Balbuena Perla B.; Montoya Javier A.; Montoya Javier A.

文献

J-GLOBAL ID：201902269011987294 整理番号：19A1888165

リチウム-硫黄電池のための炭素系カソードにおける硫黄還元機構の構造依存性【JST・京大機械翻訳】

Structural Dependence of the Sulfur Reduction Mechanism in Carbon-Based Cathodes for Lithium-Sulfur Batteries

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資料名：
巻： 121 号： 34 ページ： 18369-18377 発行年： 2017年
JST資料番号： W1877A ISSN： 1932-7447 CODEN： JPCCCK 資料種別：逐次刊行物 (A)
記事区分：原著論文発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

リチウム-硫黄電池は,それらの高い理論的比容量とエネルギー密度のために有望なエネルギー貯蔵技術を構成する。しかし,それらの商業化は,電極間の長鎖多硫化物シャトル,硫黄の低伝導率,および硫黄還元による体積膨張によって引き起こされるデバイスの低サイクル寿命のために妨げられてきた。ナノ構造化多孔質炭素カソードは,高い電気化学的性能をもたらす物理化学的挙動の理解がまだ限られているが,上記の問題を克服するための証明された能力により,広範な研究の対象となっている。ここでは,量子化学計算を用いて,リチウム-硫黄電池における硫黄反応性に及ぼす多孔質炭素陰極の構造の影響を研究した。ab initio分子動力学(AIMD)シミュレーションを最初に用いて,閉じ込められた環境における硫黄還元機構と速度論を評価した。多孔質カソード構造を,層間に元素状硫黄環を有する平行グラフェン層を通してモデル化し,1,3-ジオキソラン(DOL)有機溶媒とリチウムイオンを充填した。AIMDシミュレーションは,元素状硫黄の速い還元と短鎖ポリスルフィドの形成を示した。陰極端における炭素ダングリングボンド結合は,強い硫黄-炭素およびリチウム-炭素相互作用を通して反応性を強化することを確認した。さらに,密度汎関数理論(DFT)による吸着計算は,長いポリスルフィド鎖を保持する小さな細孔の容量を証明し,リチウム-硫黄電池の多孔質カソードにおける硫黄とポリスルフィドの物理化学的挙動の完全な原子論的記述を提供した。最後に,本研究では,電池の硫黄利用量と実用的比容量に及ぼす比電流の影響も実証した。Copyright 2019 American Chemical Society All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

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二次電池 , 電気化学反応

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