Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tổng hợp và hiệu suất điện hóa của vật liệu cực âm Fe0.5Co0.5S2 cho pin nhiệt bằng phương pháp muối nóng chảy đơn giản
Tóm tắt
Fe0.5Co0.5S2 kết hợp các ưu điểm của FeS2 và CoS2 được coi là một trong những vật liệu cực âm hứa hẹn nhất cho pin nhiệt. Tuy nhiên, các phương pháp truyền thống thường không hiệu quả hoặc khó khăn trong việc chuẩn bị Fe0.5Co0.5S2 có độ tinh khiết cao. Ở đây, một phương pháp muối đơn giản đã được sử dụng để chuẩn bị thành công vật liệu cực âm Fe0.5Co0.5S2 cho pin nhiệt. Fe0.5Co0.5S2 thể hiện dung lượng riêng khi xả đạt 705 mAh g−1 với điện áp cắt là 1.2 V, cao hơn 27.5% so với FeS2 và cao hơn 14.8% so với CoS2. Đồng thời, số xung xả của nó có thể đạt tới 19, trong khi chỉ có 16 xung cho FeS2 và CoS2. Hơn nữa, Fe0.5Co0.5S2 cũng thể hiện sự ổn định tốt trong không khí. Sau khi được lưu trữ ở độ ẩm tương đối 100% và 30 °C trong một tuần, không có tạp chất nhìn thấy hay sự giảm đáng kể nào trong số xung xả được phát hiện. Công trình này cung cấp một phương pháp tổng hợp đơn giản, hiệu quả và tiết kiệm chi phí, sẽ hỗ trợ tốt cho việc chuẩn bị Fe0.5Co0.5S2 cho pin nhiệt.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
X. Zhang, C. Wang, P. Yang, X. Zhang, W. Chen, J. Liu, Y. Cui, X. Liu, X. Li, Mechanism and kinetics characteristic of self-discharge of FeS2 cathodes for thermal batteries. Phys. Chem. Chem. Phys. 23, 196–203 (2021)
F. Chen, C. Jiang, L. Xu, X. Li, Q. Shen, High utilization rate thermal batteries using PbCl2 as a cathode material. Mater. Lett. 299, 130018 (2021)
Z. Luo, L. Fu, J. Zhu, W. Yang, D. Li, L. Zhou, Cu2O as a promising cathode with high specific capacity for thermal battery. J. Power Sources 448, 227569 (2020)
S. Guo, H. Guo, X. Wang, Y. Zhu, M. Yang, Q. Zhang, Y. Chu, J. Wang, Synthesis and electrochemical performance of WS2 nanosheet for thermal batteries. Mater. Lett. 249, 81–83 (2019)
Q. Chang, Z. Luo, L. Fu, J. Zhu, W. Yang, D. Li, L. Zhou, A new cathode material of NiF2 for thermal batteries with high specific power. Electrochim. Acta 361, 137051 (2020)
Q. Tian, J. Hu, L. Tang, H. Guo, Q. Dong, J. Wang, X. Han, W. Hu, A novel NiCl2-based cathode material for high-voltage thermal battery. Mater. Lett. 301, 130272 (2021)
P.J. Masset, R.A. Guidotti, Thermal activated (“thermal”) battery technology Part IIIa: FeS2 cathode material. J. Power Sources 177, 595–609 (2008)
S. Xie, Y. Deng, J. Mei, Z. Yang, W. Lau, H. Liu, Carbon coated CoS2 thermal battery electrode material with enhanced discharge performances and air stability. Electrochim. Acta 231, 287–293 (2017)
T. Yu, Z. Yu, Y. Cao, H. Liu, X. Liu, Y. Cui, C. Wang, Y. Cui, Electrochemical performances and air stability of Fe-doped CoS2 cathode materials for thermal batteries. Int J. Electrochem Sc 13, 7590–7597 (2018)
J. Hu, L. Zhao, Y. Chu, Q. Tian, J. Wang, Preparation and electrochemical properties of a new Fe0.5Co0.5S2 cathode material for thermal batteries. J. Alloys Compd 762, 109–114 (2018)
H. Guo, L. Tang, Q. Tian, Y. Chu, B. Shi, X. Yin, H. Huo, X. Han, C. Yang, C. Wang, K. Tang, C. Wang, X. Zhang, J. Wang, L. Kong, Z. Lu, Cobalt-doped NiS2 micro/nanostructures with complete solid solubility as high-performance cathode materials for actual high-specific-energy thermal batteries. ACS Appl Mater Inter 12, 50377–50387 (2020)
R.J. Bouchard, The preparation of pyrite solid solutions of the type FexCo1-xS2, CoxNi1-xS2, and CuxNi1-xS2. Mater. Res. Bull. 3, 563–570 (1968)
K. Zhang, M. Park, L. Zhou, G. Lee, J. Shin, Z. Hu, S. Chou, J. Chen, Y. Kang, Cobalt-doped FeS2 Nanospheres with complete solid solubility as a high-performance anode material for sodium-ion batteries. Angew. Chem. Int. Edit. 55, 12822–12826 (2016)
Y. He, L. Cao, G. Yuan, S. Fan, Q. Li, S. Bi, C. Luo, H. Liu, Hydrothermally synthesized bimetallic disulfide CoxNi1-xS2 as high-performance cathode material for lithium thermal battery. Ionics 26, 4985–4991 (2020)
D. Ma, J. Zai, Y. Wang, Q. Qiao, X. Qian, Fe1-xCoxS2 solid solutions with tunable energy structures to enhance the performance of triiodide reduction in dye-sensitized solar cells. Chemnanomat 4, 1043–1047 (2018)
M.X. Huang, Y. Tong, Q. Zhang, Y. Hu, H. Li, X. Huang, L. Chen, L. Gu, L. Suo, Joint cationic and anionic redox chemistry for advanced Mg batteries. Nano Lett. 20, 6852–6858 (2020)
Y. Zhang, Y. Deng, X. Gao, C. Lv, D. Luo, X. Xiang, High-efficiency and low-cost preparation of solid electrolytes Li7La3Zr2O12 based on molten salt method. J. Alloys Compd 881, 160620 (2021)
L. Li, Y. Liu, H. Yu, R. Sun, Z. Ding, K. Li, Q. Yuan, J. Wu, X. Liu, Hollow spherical 0.5Li2MnO30.5LiMn1/3Ni1/3Co1/3O2 prepared by facile molten salt method for enhanced long-cycle and rate capability of lithium-ion batteries. J. Alloys Compd. 855, 157376 (2021)
L. Shao, Z. Yang, S. Li, X. Xia, Y. Liu, Molten-salt growth of Bi5FeTi3O15-based composite to dramatically boost photocatalytic performance. J. Photoch. Photobio. A 415, 113306 (2021)
W. Zhang, H. Yu, D. Tang, Y. Huang, J. Wang, L. Yang, Z. Zhao, Synthesis of MoS2 nanoparticles embedded, N, S co-doped mesoporous carbon via molten salt method as hydrogen evolution electrocatalyst under alkaline and neutral conditions. Int. J. Hydrogen Energ. 46, 13936–13945 (2021)
Y. Ji, X. Liu, W. Liu, Y. Wang, H. Zhang, M. Yang, X. Wang, X. Zhao, S. Feng, A facile template-free approach for the solid-phase synthesis of CoS2 nanocrystals and their enhanced storage energy in supercapacitors. RSC Adv. 4, 50220–50225 (2014)
G. He, Z. Wei, Y. Deng, C. Zhong, W. Hu, X. Han, Engineering pyrite-type bimetallic Ni-doped CoS2 nanoneedle arrays over a wide compositional range for enhanced oxygen and hydrogen electrocatalysis with flexible property. Catalysts 7, 366 (2017)
Y. Liang, P. Bai, J. Zhou, T. Wang, B. Luo, S. Zheng, An efficient precursor to synthesize various FeS2 nanostructures via simple hydrothermal synthesis method. CrystEngComm 00, 1–3 (2016)
S. Wang, P. Ning, S. Huang, W. Wang, S. Fei, Q. He, J. Zai, Y. Jiang, Z. Hu, X. Qian, Z. Chen, Multi-functional NiS2/FeS2/N-doped carbon nanorods derived from metal-organic frameworks with fast reaction kinetics for high performance overall water splitting and lithium-ion batteries. J. Power Sources 436, 226857 (2019)
E. Cao, Z. Chen, H. Wu, P. Yu, Y. Wang, F. Xiao, S. Chen, S. Du, Y. Xie, Y. Wu, Z. Ren, Boron-Induced Electronic-Structure Reformation of CoP Nanoparticles Drives Enhanced pH-Universal Hydrogen Evolution. Angew. Chem. Int. Edit. 59, 4154–4160 (2020)
J. Qin, M. Yang, S. Hou, B. Dong, T. Chen, X. Ma, J. Xie, Y. Zhou, J. Nan, Y. Chai, Copper and cobalt co-doped Ni3S2 grown on nickel foam for highly efficient oxygen evolution reaction. Appl. Surf. Sci. 502, 144172 (2019)
K. Wang, W. Guo, S. Yan, H. Song, Y. Shi, Hierarchical Co-FeS2/CoS2 heterostructures as a superior bifunctional electrocatalyst. RSC Adv. 8, 28684–28691 (2018)
P.J. Masset, R.A. Guidotti, Thermal activated (“thermal”) battery technology Part IIIb: Sulfur and oxide-based cathode materials. J. Power Sources 178, 456–466 (2008)
R.A. Guidotti, P. Masset, Thermally activated (thermal) battery technology part I: an overview. J. Power Sources 161, 1443–1449 (2006)
R.A. Guidotti, P.J. Nigrey, F.W. Reinhardt, J.G. Odinek, Evaluation of Nanoparticulate Metal Disulfides in Thermal Batteries, 40th Power Sources Conference (2002)