Progresos recientes de materiales a base de boro en baterías de litio-azufre

Progreso reciente de Materiales a base de boro en baterías de litio-azufre

Autor: LI Gaoran, LI Hongyang, ZENG Haibo

Laboratorio clave MIIT de Materiales y dispositivos de visualización avanzados, Instituto de Nano Optoelectrónica Materiales, Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales, Universidad de Nanjing Ciencia y tecnología, Nanjing 210094

Resumen

Las baterías de litio-azufre (Li-S) funcionan un papel crucial en el desarrollo de la energía electroquímica de próxima generación Tecnología de almacenamiento debido a su alta densidad energética y bajo coste. Sin embargo, sus La aplicación práctica todavía se ve obstaculizada por la cinética lenta y la baja reversibilidad de las reacciones de conversión, que contribuyen a niveles relativamente bajos capacidad práctica, ineficiencia coulombiana e inestabilidad cíclica. en esto En este sentido, el diseño racional de funciones conductoras, adsorbentes y catalíticas. Los materiales presentan una vía crítica para estabilizar y promover el azufre. electroquímica. Beneficiándose de las estructuras atómicas y electrónicas únicas de boro, los materiales a base de boro exhiben características físicas múltiples y sintonizables, propiedades químicas y electroquímicas, y han recibido una extensa investigación atenciones en baterías Li-S. Este artículo revisa los avances recientes en la investigación. de materiales a base de boro, incluidos borofeno, carbono dopado con átomos de boro, metales boruros y boruros no metálicos en baterías Li-S, concluye el resto problemas y propone la perspectiva de desarrollo futuro.

Palabras clave:litio-azufre batería, boruro, dopaje químico, borofeno, efecto lanzadera, revisión

Desarrollar energías renovables verdes, desarrollar métodos avanzados de conversión y almacenamiento de energía y establecer un Un sistema energético eficiente y limpio son opciones inevitables para hacer frente a la Crisis energética y cambio climático en el mundo actual. energía electroquímica La tecnología de almacenamiento, representada por baterías, puede convertir y almacenar nueva energía limpia. energía y utilizarla de una forma más eficiente y conveniente, desempeñando un papel papel importante en la promoción de la economía de energía verde y el desarrollo sostenible [1,2]. Entre muchas tecnologías de baterías, las baterías de iones de litio tienen la ventajas de una alta densidad de energía y sin efecto memoria. Ha logrado una rápida desarrollo desde su comercialización en 1991, y ha sido ampliamente utilizado en vehículos eléctricos, dispositivos electrónicos portátiles, defensa nacional y otros campos [3,4]. Sin embargo, con el continuo desarrollo de los equipos eléctricos, Las baterías tradicionales de iones de litio no han podido satisfacer la creciente demanda energética. demanda. En este contexto, las baterías de litio y azufre han atraído a una amplia atención por su alta capacidad teórica específica (1675 mAh·g-1) y Densidad energética (2600 Whâkg-1). Al mismo tiempo, Los recursos de azufre son abundantes, ampliamente distribuidos, de bajo precio y respetuosas con el medio ambiente, lo que convierte a las baterías de litio-azufre en un punto de investigación en el campo de las nuevas baterías secundarias en los últimos años [5,6].

1 Principio de funcionamiento y problemas existentes de baterías de litio-azufre

Las baterías de litio-azufre suelen utilizar azufre elemental como electrodo positivo y litio metálico como electrodo negativo. electrodo. La estructura básica de la batería se muestra en la Figura 1 (a). El La reacción electroquímica es un proceso de reacción de conversión de varios pasos que involucra múltiples transferencias de electrones, acompañadas de una transición de fase sólido-líquido y una serie de intermedios de polisulfuro de litio (Figura 1 (b)) [7,8]. Entre ellos, azufre elemental y Li2S2/Li2S de cadena corta ubicados en ambos extremos del cadena de reacción son insolubles en el electrolito y existen en forma de precipitación en la superficie del electrodo. Polisulfuro de litio de cadena larga (Li2Sx, 4â¤xâ¤8) tiene mayor solubilidad y capacidad de migración en el electrolito. Residencia en las propiedades intrínsecas de los materiales de los electrodos y su fase sólido-líquido Mecanismo de reacción de transformación, las baterías de litio-azufre tienen energía y ventajas de costos, pero también enfrentan muchos problemas y desafíos [9,10,11,12]:

Fig. 1 Diagrama esquemático de (a) batería de litio-azufre configuración y (b) proceso de carga-descarga correspondiente[7]

1) Azufre elemental en fase sólida y Li2S se acumulan en la superficie del electrodo y sus electrones e iones intrínsecos La inercia provoca dificultades en la transmisión de carga y una cinética de reacción lenta. reduciendo así la tasa de utilización de materiales activos y el valor real capacidad de la batería.

2) Hay una gran diferencia de densidad entre azufre y Li2S en ambos extremos de la cadena de reacción (2,07 frente a 1,66 gâcm-3). El material experimenta un cambio de volumen de hasta el 80% durante el proceso de reacción y la estabilidad estructural mecánica del electrodo. enfrenta enormes desafíos.

3) El comportamiento de disolución y migración de polisulfuro de litio en el electrolito provoca un grave "lanzadera" "efecto", lo que resulta en una pérdida severa de material activo y pérdida de Coulomb. Además, el polisulfuro de litio participa en el lado químico/electroquímico. reacciones en la superficie del ánodo, lo que no solo causa una mayor pérdida de activo Materiales, pero también pasiva y corroe la superficie del ánodo, agrava la formación y crecimiento de dendritas de litio y aumenta los riesgos de seguridad.

Estos problemas están interrelacionados y influyen entre sí, lo que aumenta en gran medida la complejidad de la batería sistema, lo que dificulta que las baterías de litio-azufre actuales cumplan con los necesidades de aplicaciones prácticas en términos de utilización activa de material, real densidad de energía, estabilidad del ciclo y seguridad. Del análisis de lo anterior problemas, se puede ver que el control razonable de la electroquímica del azufre El proceso de reacción es la única forma de mejorar el rendimiento del litio-azufre. baterías. Cómo lograr una gestión y mejora eficaz del azufre La electroquímica depende del diseño, desarrollo y aplicación específicos de Materiales funcionales avanzados. Entre ellas, la estrategia más representativa es Desarrollar materiales funcionales con propiedades conductoras, de adsorción y catalíticas. propiedades como anfitriones de cátodos de azufre o separadores modificados. A través de su físico e interacción química con polisulfuro de litio, el material activo es confinado al área del electrodo positivo, inhibiendo la disolución y la difusión, y promoviendo su conversión electroquímica. Aliviando así el transporte Efecto y mejora de la eficiencia energética y la estabilidad del ciclo de la batería. [13,14]. A partir de esta idea, los investigadores han desarrollado varios tipos de materiales funcionales de manera específica, incluidos materiales de carbono, polímeros conductores, estructuras metalorgánicas, óxidos/sulfuros/nitruros metálicos, etc. Se han logrado buenos resultados [15,16,17,18,19].

2 Aplicación de materiales a base de boro en baterías de litio-azufre

El boro es el elemento metaloide más pequeño. Su pequeño radio atómico y su gran electronegatividad facilitan su formación. compuestos covalentes metálicos. Los átomos de boro tienen una típica deficiencia de electrones. estructura, y su configuración electrónica de valencia es 2s22p1. ellos pueden compartir uno o más electrones con otros átomos a través de diversas formas de hibridación para forman enlaces multicéntricos [20,21]. Estas características hacen que el boruro Estructura altamente sintonizable, que muestra características químicas y físicas únicas y ricas. Propiedades y puede ser ampliamente utilizado en muchos campos como la industria ligera, materiales de construcción, defensa nacional, energía, etc. [22,23]. En comparación, el La investigación sobre materiales a base de boro en baterías de litio y azufre aún está en su etapa inicial. infancia. En los últimos años, la nanotecnología y los métodos de caracterización han continuó avanzando, y las características estructurales de los materiales a base de boro Los materiales se han explorado y desarrollado continuamente, haciendo que sus objetivos También comienzan a surgir investigaciones y aplicaciones en sistemas de litio-azufre. En En vista de esto, este artículo se centra en materiales típicos a base de boro, como borofeno, carbono dopado con átomos de boro, boruros metálicos y boruros no metálicos. Este El artículo revisa los últimos avances en investigación en baterías de litio-azufre. Resume los problemas existentes y espera el desarrollo futuro. direcciones.

2.1 Boreno

Como alótropo muy representativo entre elementos de boro, el borofeno tiene una estructura bidimensional de un solo átomo de espesor similar al grafeno. Comparado con el elemento de boro a granel, muestra superior propiedades eléctricas, mecánicas y térmicas y es una estrella en ascenso en materiales bidimensionales [24]. Basado en diferencias topológicas en el disposición de los átomos de boro, el borofeno tiene ricas estructuras cristalinas y propiedades electrónicas, así como propiedades conductoras anisotrópicas. como puede ser Visto en la Figura 2 (a, b), los electrones en el borofeno tienden a concentrarse en la parte superior de los átomos de boro, y estas regiones de polarización electrónica tienen mayor enlace actividad. Se espera que proporcione buenos sitios de adsorción química para polisulfuros en sistemas de baterías de litio-azufre [25]. Al mismo tiempo, el La película de borofeno tiene buena conductividad eléctrica y características físicas y químicas. estabilidad, por lo que tiene un buen potencial de aplicación en baterías de litio-azufre.

Fig. 2 (a) Modelos estructurales de diferentes borofenos y sus correspondientes distribuciones de densidad de carga, (b) energías de adsorción de polisulfuros en diferentes borofenos[25]

Jiang et al. [26] encontrado a través de teoría Se calcula que el borofeno muestra una fuerte capacidad de adsorción del litio. polisulfuro. Sin embargo, esta fuerte interacción también puede desencadenar fácilmente la descomposición de grupos de Li-S, lo que resulta en la pérdida de azufre, el activo material. En comparación, la superficie del borofeno con un defecto intrínseco La estructura adsorbe el polisulfuro de litio más suavemente [27], lo que le permite limitar el comportamiento del transbordador evitando al mismo tiempo la descomposición y destrucción de la estructura del anillo. Se espera que se convierta en un litio más adecuado. material de adsorción de polisulfuro. Al mismo tiempo, el análisis de bandas de energía. Los resultados de la estructura de adsorción de polisulfuro de borofeno-litio muestran que la Los grupos de adsorción son metálicos, lo que se debe principalmente a la presencia metálica intrínseca. Características del boro y su fuerte fuerza de acoplamiento electroacústico. Él Se espera que ayude al proceso de conversión electroquímica del azufre para obtener mejor cinética de reacción [28]. Además, Grixti et al. [29] simuló el proceso de difusión de moléculas de polisulfuro de litio en la superficie de β12-boro. Se encontró que el β12-borono mostró una fuerte adsorción en una serie de polisulfuros de litio. Las barreras de energía de difusión más bajas de Li2S6 y Las moléculas de Li2S4 en la dirección del sillón son 0,99 y 0,61 eV respectivamente, que es más fácil que la difusión en dirección zigzag. Gracias a su buena Capacidad de adsorción y barrera de energía de difusión moderada, β12-borono es considerado un excelente material de adsorción de polisulfuro de litio, que es Se espera que suprima el efecto lanzadera en las baterías de litio-azufre y mejore la reversibilidad de las reacciones electroquímicas del azufre.

Sin embargo, la mayoría de las investigaciones actuales sobre La dilución de boro en baterías de litio-azufre aún se mantiene en la predicción teórica. rara vez se reportan confirmaciones experimentales. Esto se debe principalmente a la dificultad de preparar diluido de boro. La existencia del boro fue Se predijo en la década de 1990, pero en realidad no se preparó hasta 2015 [30]. Parte Una de las razones puede ser que el boro tiene sólo tres electrones de valencia y necesita Forman una estructura estructural para compensar los electrones faltantes, haciéndolo Es más fácil formar una estructura 3D que una estructura 2D. En la actualidad, la preparación de El boro generalmente se basa en tecnologías como la epitaxia de haz molecular y alta Vacío, alta temperatura y otras condiciones, y el umbral de síntesis es alto [31]. Por lo tanto, es necesario desarrollar una solución más simple y eficiente. método de síntesis diluida de boro, y explorar más experimentalmente y demostrar su efecto y mecanismos relacionados en baterías de litio-azufre.

2.2 Átomos de boro carbono dopado

Los materiales de carbono dopados químicamente están calientes materiales en el campo de la investigación de nuevas energías. El dopaje con elementos apropiados puede Conserva las ventajas de los materiales de carbono como el peso ligero y el alto conductividad, al tiempo que les confiere propiedades físicas y químicas adicionales para adaptarse a diferentes escenarios de aplicación [32,33]. Carbono dopado químicamente Los materiales han sido ampliamente estudiados en baterías de litio-azufre [34,35], entre qué dopaje con átomos altamente electronegativos como los átomos de nitrógeno es más común. Por el contrario, el boro tiene una estructura deficiente en electrones y es menos electronegativo que el carbono. Se vuelve electropositivo después de ser incorporado. en la red de carbono. Se espera que forme un buen efecto de adsorción en aniones de polisulfuro cargados negativamente, aliviando así el efecto lanzadera [36,37].

Yang et al. [38] utilizaron materiales porosos dopados con boro. carbono como material anfitrión del cátodo de azufre y descubrió que el dopaje con boro no solo mejoró la conductividad electrónica del material de carbono, pero también indujo polarización positiva de la matriz de carbono. Iones de polisulfuro cargados negativamente Se adsorben y anclan eficazmente mediante adsorción electrostática y Interacción de Lewis, inhibiendo así su disolución y difusión (Figura 3(a,b)). Por lo tanto, el cátodo de azufre basado en carbono poroso dopado con boro presenta mayor capacidad inicial y rendimiento de ciclismo más estable que el carbono puro y muestras dopadas con nitrógeno. Xu et al. [39] carbono dopado con átomos de boro obtenido material catódico compuesto de nanotubos/azufre (BUCNT/S) a través de un sistema hidrotermal método de un solo recipiente. La síntesis in situ en fase líquida hace que el azufre sea más uniforme distribuido en el compuesto, mientras que el dopaje con boro le da al huésped a base de carbono Material con mayor conductividad eléctrica y mayor capacidad de fijación de azufre. El El electrodo BUCNT/S resultante obtuvo una capacidad inicial de 1251 mAhâg-1 a 0,2 °C, y aún podría mantener una capacidad de 750 mAhâg-1 después de 400 ciclos. Además de los anfitriones de cátodos de azufre, Los materiales de carbono dopados con boro también juegan un papel importante en el diseño de Separadores funcionales de baterías. Han et al. [40] ligero recubierto dopado con boro grafeno en un separador tradicional para construir una modificación funcional capa, utilizando su adsorción y reutilización de polisulfuros para aliviar eficazmente el efecto lanzadera y mejorar la tasa de utilización de materiales activos.

Fig. 3 (a) Esquema de la estructura principal de carbono dopado con B, (b) S2p XPS espectros de compuestos de azufre basados ​​en carbono poroso dopado con diferentes elementos; y (c) esquema del proceso de carga-descarga del compuesto NBCGN/S, (d) ciclos en 0,2 C y (e) calificar el rendimiento de los electrodos de azufre en función de diferentes nanocintas de grafeno curvadas dopadas con elementos[44]

En vista de las propiedades básicas de diferentes elementos dopantes y sus diferentes modos de acción en el carbono estructura reticular, el co-dopaje de múltiples elementos es una de las estrategias importantes para regular la química superficial de materiales de carbono y mejorar el azufre reacciones electroquímicas [41, 42, 43]. En este sentido, el grupo de investigación de Kuang [44] sintetizaron nanocintas de grafeno co-dopadas con nitrógeno y boro (NBCGN) para por primera vez a través de un método hidrotermal como material huésped para el cátodo de azufre, como se muestra en la Figura 3 (c). El estudio encontró que la sinergia El efecto del co-dopaje con nitrógeno y boro no solo induce a los NBCGN a obtener mayores Área de superficie específica, volumen de poros y mayor conductividad, pero también ayuda a distribuir uniformemente el azufre en el cátodo. Más importante aún, el boro y El nitrógeno actúa como centros ricos y deficientes en electrones en el co-dopado. sistema. Se puede unir con Sx2- y Li+ respectivamente a través de Lewis. interacciones, adsorbiendo así el polisulfuro de litio de manera más eficiente y significativa mejorando el rendimiento del ciclo y la velocidad de la batería (Figura 3 (d, e)). Basado sobre estrategias de dopaje similares de elementos de alta y baja electronegatividad. Jin y Alabama. [45] anfitrión de nanotubos de carbono de paredes múltiples co-dopados con boro y oxígeno preparados Materiales que utilizan ácido bórico como dopante. La batería resultante aún mantiene una capacidad específica de 937 mAhâg-1 después de 100 ciclos, lo que es significativamente mejor que el rendimiento de la batería basada en carbono ordinario tubos (428 mAhâg-1). Además, los investigadores también han intentado otras formas de codopaje. Incluyendo grafeno codopado con borosilicato [46], cobalto grafeno co-dopado con metal y nitrógeno de boro [47], etc., han rendimiento mejorado de la batería. El efecto sinérgico de los componentes co-dopados. juega un papel crucial en la mejora de la reacción electroquímica del azufre.

El dopaje con elementos de boro puede mejorar la conductividad intrínseca y la polaridad química superficial del carbono Materiales, fortalece la adsorción química e inhibe el comportamiento de transporte de polisulfuro de litio, mejorando así la cinética de la reacción electroquímica del azufre y estabilidad, y mejorando el rendimiento de la batería. A pesar de esto, todavía hay Muchos problemas en la investigación de materiales de carbono dopados con boro en litio-azufre. baterías, que necesitan ser exploradas y analizadas más a fondo. Por ejemplo, la influencia de la cantidad de dopaje de boro y la configuración de dopaje en la conductividad, superficie Distribución de carga y comportamiento de adsorción del polisulfuro de litio y carbono. materiales. Al mismo tiempo, cómo obtener materiales de carbono con alto contenido de boro. Los niveles de dopaje y cómo controlar con precisión la configuración de dopaje dependen sobre el desarrollo de métodos y tecnologías de preparación avanzados. En Además, para sistemas co-dopados de elementos múltiples, elemento dopante más adecuado Aún es necesario explorar más combinaciones. Establecer una sistemática relación estructura-actividad para aclarar el mecanismo de efecto sinérgico de La estructura co-dopada y su impacto en el modo y la intensidad de la relación anfitrión-invitado. Interacciones en electroquímica del azufre.

2.3 Boruros metálicos

Los compuestos metálicos siempre han sido una investigación. punto de acceso para materiales funcionales en baterías de litio-azufre debido a su características de polaridad química intrínsecas y buenas características morfológicas y plasticidad estructural. Es diferente de los óxidos metálicos comunes, sulfuros, nitruros y otros compuestos iónicos. Los boruros metálicos suelen estar compuestos de boro. y elementos metálicos basados ​​​​en enlaces covalentes, y su estructura llena hereda parte de la metalicidad. Presenta una conductividad mucho mayor que otros metales. compuestos (Figura 4) [48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56], y puede proporcionar una suministro rápido de electrones para reacciones electroquímicas [57]. Al mismo tiempo, existe una estructura polar de enlace iónico local limitada entre el metal y el boro, que puede proporcionar buenos sitios de adsorción para polisulfuros [58,59]. Además, la estabilidad del boro altamente electronegativo se debilita después de la aleación con metales de transición, y es más fácil participar en reacciones redox. Este hace posible que los boruros metálicos participen en litio-azufre reacciones electroquímicas a través de reacciones superficiales como mediador [60].

Fig. 4 Comparación de conductividad con varias categorías de metal compuestos[48,49,50,51, 52,53,54,55,56]

Guan et al. [61] preparó un material anfitrión para cátodos de azufre cargando nanopartículas amorfas de Co2B en grafeno usando un Método de reducción en fase líquida. Los estudios han encontrado que tanto el boro como el cobalto pueden servir como sitios de adsorción para anclar químicamente polisulfuro de litio, inhibiendo su disolución y migración. Junto con el excelente largo alcance conductividad del grafeno, la batería todavía tiene una capacidad específica de descarga de 758 mAh·g-1 después de 450 ciclos a una tasa de 1C, y la tasa de caída de capacidad por El ciclo es 0,029%, lo que muestra un excelente rendimiento del ciclo. Basado en un similar efecto de adsorción sinérgico, el material compuesto Co2B@CNT, utilizado como separador funcional para baterías de litio-azufre, tiene capacidad de adsorción de Li2S6 tan alto como 11,67 mgâm-2 [62], que puede bloquear eficazmente la difusión y penetración de polisulfuros y lograr la propósito de inhibir el efecto lanzadera. Sobre esta base, Guan et al. [63] Además utilizó carburo metálico bidimensional (MXene) como portador para preparar un Material compuesto de heterounión Co2B @ MXene (Figura 5 (a ~ d)). A través de cálculos teóricos, se encontró que la interacción electrónica en el La interfaz de heterounión conduce a la transferencia de electrones de Co2B a MXene. Este efecto mejora la adsorción y la capacidad catalítica del Co2B para polisulfuros (Figura 5(a, b)). Por lo tanto, la tasa de desvanecimiento de capacidad del Batería basada en Co2B@MXene Separador funcionalmente modificado durante 2000 ciclos. es sólo 0,0088% por ciclo. Y con una carga de azufre de 5,1 mgâcm-2, la capacidad específica sigue siendo tan alta como 5,2 mAhâcm-2 (Figura 5(c, d)). Cabe señalar que en comparación con estructuras de fase cristalina, este tipo de boruro metálico en fase amorfa Los materiales son más suaves y sencillos en la preparación del material. Sin embargo, el La controlabilidad y estabilidad de su estructura atómica y molecular son relativamente pobre, lo que supone un gran obstáculo para aclarar sus componentes y microestructura y explorar su mecanismo de influencia sobre el azufre. proceso de reacción electroquímica.

Fig. 5 (a) Configuraciones de adsorción de Li2S4 en Superficies Co2B y Co2B@MXene, (b) esquema de redistribución de electrones en el interfaces entre Co2B y MXene, (c) rendimiento cíclico de células basadas en Co2B@MXene y otros separadores, (d) rendimiento cíclico a largo plazo de la celda Co2B@MXene[63]; (e) ilustración esquemática del atrapamiento químico superficial de polisulfuros en TiB2, (f) configuraciones de adsorción y (g) energías de especies de azufre en (001) y (111) superficies de TiB2, (h) rendimiento de carga alta y (i) ciclos a largo plazo del electrodo de azufre basado en TiB2[63,65]

TiB2 es un boruro metálico clásico con Excelente conductividad eléctrica (~106 Sâcm-1) y se usa ampliamente en campos como la cerámica conductora, el mecanizado de precisión y la electroquímica. dispositivos. TiB2 tiene una estructura hexagonal típica y tiene alta dureza y elasticidad estructural, que ayuda a adaptarse al cambio de volumen de la reacción del azufre. Al mismo tiempo, la gran cantidad de estructuras insaturadas en su superficie es Se espera que forme una fuerte interacción química interfacial con el litio. polisulfuro [64], logrando así buenos efectos de adsorción y confinamiento. li et al. [65] informaron por primera vez que el TiB2 se utilizaba como material huésped para el azufre. cátodos. Como se muestra en la Figura 5 (por ejemplo), durante el proceso de composición térmica con S, la superficie del TiB2 está parcialmente sulfurizada. El polisulfuro de litio producido durante la reacción se absorbe eficazmente a través de van der Waals fuerzas e interacciones ácido-base de Lewis, y el efecto de este mecanismo es más significativo en la superficie (001). El cátodo de azufre obtenido obtuvo un ciclo estable de 500 ciclos a una velocidad de 1C y, al mismo tiempo, el específico La capacidad aún conserva 3,3 mAhâcm-2 después de 100 ciclos a una carga de azufre de 3,9 mgâcm-2. se mostró bien rendimiento electroquímico (Figura 5 (h, i)). Basado en los resultados de XPS Análisis y cálculos teóricos, el excelente polisulfuro de litio. El efecto de adsorción del TiB2 debe atribuirse a su superficie. Mecanismo de "pasivación". Además, el grupo de investigación de Lu [66] comparó los efectos de adsorción de TiB2, TiC y TiO2 sobre polisulfuro de litio y exploró el mecanismo de competencia entre la sustancia química correspondiente adsorción y desorción por solvatación. Los resultados muestran que el boro con menor La electronegatividad hace que TiB2 tenga una mayor capacidad de adsorción y combinada Con electrolito de éter con capacidad de solvatación débil, puede mejorar eficazmente utilización del azufre y mejorar la reversibilidad de las reacciones electroquímicas. En vista de esto, TiB2 también se ha utilizado para construir multifuncionales. separadores [67], que adsorben, anclan y reutilizan eficazmente Materiales, mejorando significativamente la estabilidad del ciclo de la batería. la capacidad puede mantener el 85 % del valor inicial después de 300 ciclos a 0,5 °C.

Al igual que TiB2, MoB tiene buena conductividad, y su estructura bidimensional intrínseca es propicia para exponer completamente el sitios de adsorción, y se espera que se convierta en un buen catalizador de cátodo de azufre [68]. El grupo de investigación Manthiram de la Universidad de Texas en Austin [69] utilizó Sn como agente reductor y sintetizó nanopartículas de MoB a través de un método de fase sólida, que mostró buena adsorción y capacidades catalíticas para polisulfuro de litio. MoB tiene una alta conductividad electrónica (1,7Ã105 Sâm-1), lo que puede proporcionar un suministro rápido de electrones para el azufre. reacciones; al mismo tiempo, las propiedades superficiales hidrófilas de MoB son Favorece la humectación de electrolitos y ayuda al rápido transporte de iones de litio. Esto asegura la utilización de materiales activos bajo electrolito pobre. condiciones; Además, el MoB de tamaño nanométrico puede exponer completamente el activo catalítico. sitios inducidos por átomos de boro deficientes en electrones, lo que permite que el material tenga Excelente actividad catalítica intrínseca y aparente. En base a estas ventajas, incluso si MoB se agrega en una pequeña cantidad, puede mejorar significativamente la Rendimiento electroquímico y muestra una practicidad considerable. El resultado La batería tiene una atenuación de capacidad de sólo el 0,03% por ciclo después de 1.000 ciclos. a una tasa de 1C. Y con una carga de azufre de 3,5 mgâcm-2 y una relación electrolito/azufre (E/S) de 4,5 mlâg-1, Se logró un excelente rendimiento del ciclo de la batería de paquete blando. Además, el El grupo de investigación Nazar [70] utilizó MgB2 ligero como agente electroquímico. Medio de conversión para polisulfuro de litio. Se encontró que tanto B como Mg pueden sirven como sitios de adsorción para aniones polisulfuro, fortalecen la transferencia de electrones, y lograr una mejor estabilidad cíclica con una carga alta de azufre (9,3 mgâcm-2).

Estas obras ilustran plenamente la Eficacia y superioridad de los boruros metálicos para mejorar el azufre. reacciones electroquímicas. Sin embargo, en comparación con sistemas como los óxidos metálicos y sulfuros, todavía hay relativamente pocos informes de investigación sobre los boruros metálicos en baterías de litio-azufre e investigación sobre materiales y mecanismos relacionados También es necesario ampliarlo y profundizarlo. Además, los boruros metálicos cristalinos generalmente tienen una alta resistencia estructural y el proceso de preparación requiere cruzar barreras de alta energía e involucrar alta temperatura, alta presión y otras duras condiciones, lo que limita su investigación y aplicación. Por lo tanto, el desarrollo de métodos de síntesis de boruros metálicos simples, suaves y eficientes También es una dirección importante en la investigación de boruros metálicos.

2.4 Boruros no metálicos

En comparación con los boruros metálicos, los no metálicos Los boruros suelen ser menos densos y más ligeros, lo que resulta beneficioso para el desarrollo de baterías de alta densidad energética; sin embargo, su menor conductividad Crea resistencia a la eficiencia y cinética de los electroquímicos de azufre. reacciones. En la actualidad, los investigadores han logrado ciertos avances en la construcción Materiales fijadores de azufre para baterías de litio-azufre a base de boruros no metálicos. incluyendo nitruro de boro, carburo de boro, fosfuro de boro y sulfuro de boro [71, 72, 73].

Nitruro de boro (BN) y carburo de boro (BC) son los dos boruros no metálicos más representativos y ampliamente estudiados. BN es compuesto por átomos de nitrógeno y átomos de boro conectados alternativamente, y principalmente Incluye cuatro formas cristalinas: hexagonal, trigonal, cúbica y leurita [74]. Entre ellos, el nitruro de boro hexagonal (h-BN) exhibe características tales como amplia banda prohibida, alta conductividad térmica y buena estabilidad térmica y química debido a su estructura bidimensional similar al grafito y a su polarización electrónica localizada características [75,76] . La estructura B-N tiene características polares obvias. y tiene una fuerte capacidad de adsorción química de polisulfuro de litio. Al Al mismo tiempo, las características químicas de la superficie se pueden controlar mediante dopaje de elementos y construcción de defectos topológicos para garantizar la estabilidad de la estructura molecular del polisulfuro al tiempo que mejora su fuerza de adsorción [77]. Partiendo de esta idea, Yi et al. [78] informaron unas pocas capas pobres en nitrógeno. nitruro de boro (v-BN) como material huésped para cátodos de azufre (Figura 6 (a)). Los estudios han encontrado que las vacantes electropositivas en v-BN no solo ayudan a fijar y transformar polisulfuros, pero también acelerar la difusión y migración de iones de litio. En comparación con el BN original, el cátodo basado en v-BN tiene una mayor capacidad inicial a 0,1 C (1262 frente a 775 mAhâg-1), y la capacidad La tasa de desintegración después de 500 ciclos a 1C es solo del 0,084% por ciclo. Demuestra bien Estabilidad del ciclismo. Además, He et al. [79] descubrió que el dopaje con O2 puede favorecer Mejorar la polaridad química de la superficie BN, inducir al material a formar un mayor superficie específica y, al mismo tiempo, mejorar la calidad intrínseca y propiedades de adsorción aparentes.

Fig. 6 (a) Imagen TEM y estructura atómica esquemática de v-BN[78]; (b) Esquema del tamiz de iones compuesto de g-C3N4/BN/grafeno y (c) el rendimiento del ciclo de células Li-S correspondiente[80]; (d) Imagen esquemática y óptica del separador de tricapa BN/Celgard/carbono, y (e) el rendimiento del ciclo celular correspondiente[83]; (f) Esquema y (g) imagen SEM de B4C@CNF y el modelo de nanocables B4C, (h) energías de adsorción de Li2S4 en diferentes facetas de B4C[87]

Aunque el material BN tiene buena química Propiedades de adsorción, su propia mala conductividad no favorece la reacción. transferencia de carga. Por lo tanto, el diseño de estructuras compuestas con conductor Los materiales son una forma importante de mejorar aún más su adsorción integral. y rendimiento catalítico. En vista de esto, Deng et al. [80] diseñó un tamiz de iones compuesto basado en nitruro de carbono similar al grafito (g-C3N4), BN y grafeno como capa intermedia multifuncional para baterías de litio-azufre (Figura 6(b)). Entre ellos, los canales iónicos ordenados de 0,3 nm de tamaño en el g-C3N4 La estructura puede bloquear eficazmente los polisulfuros y permitir el paso de los iones de litio. a través de. BN sirve como catalizador de reacción para promover la conversión de polisulfuros y grafeno sirve como colector de corriente incorporado para proporcionar Excelente conductividad de largo alcance. . Gracias al efecto sinérgico de estos tres componentes bidimensionales, la batería resultante puede realizar un ciclo estable durante más de 500 ciclos con una alta carga de azufre de 6 mgâcm-2 y una tasa de 1C (Figura 6(c)). Además, los investigadores han Intenté aplicar una fina capa de película compuesta de nanohojas/grafeno BN en la superficie del cátodo como capa protectora en una forma más simple y directa [81,82]. Inhibe eficazmente la disolución y difusión del litio. polisulfuro y mejora significativamente la capacidad específica y el ciclo Estabilidad del cátodo de azufre. Durante 1000 ciclos a 3C, la capacidad La tasa de atenuación es solo del 0,0037% por ciclo. Curiosamente, el Ungyu Paik El grupo de investigación de la Universidad de Hanyang [83] adoptó otra combinación de ideas. construir un separador multifuncional con un sándwich BN/Celgard/carbono estructura. Como se muestra en la Figura 6 (d), la capa carbonosa y la capa BN son Recubiertos respectivamente en los lados del electrodo positivo y negativo del separador ordinario. Entre ellos, la capa de carbono y la capa de BN pueden conjuntamente bloquear la lanzadera de polisulfuro de litio y limitar su difusión a la superficie del electrodo negativo. Al mismo tiempo, la capa BN en el negativo. El lado del electrodo también limita el crecimiento de dendritas de litio. gracias a esto Mecanismo de protección cooperativo, la batería tiene una alta retención de capacidad. tasa (76,6%) y capacidad específica (780,7 mAhâg-1) después de 250 ciclos a 0,5°C. Significativamente mejor que los separadores ordinarios y Separadores modificados con carbono puro (Figura 6(e)).

En comparación con N, C tiene un menor electronegatividad, por lo que la diferencia de electronegatividad entre B y C es pequeño, lo que resulta en una polaridad química más débil de la estructura B-C en comparación con CAROLINA DEL NORTE. Pero al mismo tiempo, la deslocalización de electrones en la estructura B-C es mejorado y la conductividad es mejor [84,85]. Por lo tanto, BC generalmente muestra propiedades físicas y químicas relativamente complementarias a la BN. tiene bajo densidad, conductividad relativamente buena y buenas propiedades catalíticas, y tiene perspectivas de aplicación prometedoras en el campo de la energía [86]. Luo y col. [87] creció nanocables de carburo de boro (B4C@CNF) in situ sobre fibras de carbono como anfitrión del cátodo material (Figura 6(f~h)). Entre ellos, B4C adsorbe y confina eficientemente polisulfuros mediante enlace B-S. Al mismo tiempo, su fibra de carbono conductora La red ayuda a que el azufre adsorbido se convierta rápidamente y mejora la reacción. cinética. El cátodo de azufre obtenido tiene una retención de capacidad del 80% después de 500 ciclos, y puede lograr ciclos estables bajo alto contenido de azufre (fracción de masa 70%) y capacidad de carga (10,3 mgâcm-2). Canción y col. [88] construyó una estructura huésped de azufre súper confinada alrededor de B4C. la estructura utiliza carbón de tela de algodón poroso activado como matriz flexible, B4C nanofibras como esqueleto activo y óxido de grafeno reducido para mayor revestimiento. Combina eficientemente el confinamiento físico y químico, alivia la pérdida de sustancias activas y consigue una excelente estabilidad del ciclo. En vista a la buena adsorción y propiedades catalíticas del B4C, grupo de investigación de Zhao [89] Nanopartículas de B4C distribuidas uniformemente en tela de fibra de carbono a través de un método de crecimiento asistido por catalítico in situ para dispersar y exponer eficientemente sitios activos. El cátodo de azufre obtenido tiene una capacidad inicial de hasta 1415 mAhâg-1 (0,1C) con una carga de 3,0 mgâcm-2 y una vida útil ultralarga de 3000 ciclos a 1 °C, lo que muestra buenas perspectivas de aplicación.

De lo anterior se puede ver que El boruro no metálico tiene una buena adsorción y efecto catalítico sobre el litio. polisulfuro, pero su conductividad es relativamente baja y un portador conductor Todavía se necesita para ayudar a la reacción electroquímica del azufre. Entre ellos, el La diferencia en la estructura electrónica de los átomos adyacentes de N y C hace que BN y Los materiales BC tienen sus propias ventajas y desventajas en términos de Conductividad e interacción con polisulfuro de litio. En vista de esto, combinado con sulfuro de boro, fosfuro de boro, óxido de boro, etc., este tipo de El boruro no metálico se puede utilizar como un buen soporte y plataforma para estudiar la relación estructura-actividad entre la estructura polar química local y Capacidad catalítica de adsorción. Se espera que se realicen más sistemáticamente La correlación y el análisis ayudarán a comprender la reacción microscópica relevante. Procesos, regular la estructura fina de los materiales y mejorar la Rendimiento electroquímico de las baterías. Además, la aplicación adicional y el desarrollo de boruros no metálicos en baterías de litio-azufre aún debe ser desarrollado. confiar en la mejora y optimización de su preparación. desarrollar simple y tecnologías de preparación suave, mientras se desarrollan estructuras de materiales con mayor conductividad intrínseca y diseño de materiales compuestos más eficientes para equilibrar y tener en cuenta la conductividad, la adsorción y el catalizador. efectos.

3 Conclusión

En resumen, las baterías de litio-azufre tienen alta densidad de energía teórica debido a sus reacciones de transferencia de múltiples electrones. Sin embargo, su mecanismo de reacción de conversión y la debilidad intrínseca La conductividad de los materiales activos dificulta la realización de las ventajas. Los materiales a base de boro tienen características físicas y químicas únicas y propiedades electroquímicas. Su diseño específico y su aplicación racional son formas efectivas de aliviar el efecto lanzadera de las baterías de litio-azufre y mejorar la cinética de reacción y la reversibilidad. Se han desarrollado rápidamente en últimos años. Sin embargo, la investigación y aplicación de materiales a base de boro en Las baterías de litio y azufre aún están en su infancia, y la estructura del material Diseño y su mecanismo de acción sobre la reacción electroquímica de la batería. Es necesario seguir desarrollando y explorando este proceso. Combinando el material características y el progreso de la investigación anterior, el autor cree que la El desarrollo futuro de materiales a base de boro en baterías de litio y azufre debería preste más atención a las siguientes instrucciones:

1) Síntesis de materiales. Sintético La preparación es un problema común al que se enfrentan los fabricantes a base de boro antes mencionados. materiales. Existe una necesidad urgente de desarrollar soluciones más simples, más suaves y más Métodos eficientes de preparación de materiales para proporcionar una base material para el mecanismo. Promoción de la investigación y aplicaciones. Entre ellos, la preparación de amorfo. Los boruros metálicos mediante el método de reducción en fase líquida son un desarrollo prometedor. dirección. Al mismo tiempo, aprovechando sus ventajas y experiencia, Exploración y desarrollo de rutas sintéticas basadas en solvotermales o sales fundidas. Los métodos también pueden proporcionar nuevas ideas para la preparación de compuestos a base de boro. materiales. Además, durante el proceso de preparación del boruro, se utilizan especiales Es necesario prestar atención al control y diseño de la nanoestructura y su estabilidad para satisfacer las necesidades de las características de reacción de la interfaz de baterías de litio-azufre.

2) Exploración del mecanismo. A base de boro Los materiales tienen características químicas superficiales únicas y ricas. In situ Se deben utilizar métodos de caracterización para estudiar más a fondo la relación huésped-huésped. Interacciones entre materiales a base de boro y polisulfuros. Atención especial Se debe prestar atención a la sulfatación irreversible de la superficie, autoelectroquímica. oxidación y reducción, etc., para revelar los factores estructurales decisivos de su capacidades catalíticas y de adsorción, y para proporcionar orientación teórica y base para el diseño y desarrollo específicos de materiales. Además, para el Boruros metálicos amorfos representativos, es necesario prestar especial atención. atención a las diferencias en la microestructura y los aspectos físicos y relacionados propiedades químicas entre boruros amorfos y cristalinos, y cooperan con el desarrollo de los correspondientes análisis estructurales y propiedades. Tecnologías de análisis de caracterización. Evite inferir la interacción entre materiales amorfos, polisulfuro de litio y su proceso de reacción basado únicamente sobre la estructura cristalina.

3) Evaluación del desempeño. Para optimizar el Sistema de evaluación de materiales y baterías, al tiempo que aumenta la superficie de azufre. carga, se debe prestar más atención a la regulación de parámetros clave como la espesor y porosidad del electrodo para mejorar simultáneamente la calidad y densidad de energía volumétrica del electrodo. Además, el Se investigaron más a fondo las propiedades electroquímicas en condiciones de baja dosis de electrolitos (E/S <5 ml-g-1S) y baja relación de capacidad de electrodo negativo/positivo (N/P <2). Al mismo tiempo, exploramos el efecto de amplificación y cuestiones científicas y de ingeniería relacionadas, desde pilas de botón de laboratorio hasta la producción real de baterías cilíndricas o de embalaje flexible, y realizamos una evaluación razonable y completa de la competitividad del rendimiento del nivel de la batería. Proporcionar orientación y referencia para el desarrollo comercial de baterías de litio-azufre.

En resumen, este artículo se centra en materiales a base de boro y revisa los últimos avances en investigación sobre borofeno, carbono dopado con átomos de boro, boruros metálicos y boruros no metálicos en litio-azufre sistemas de baterías. Espero que pueda proporcionar referencia e inspiración a colegas, ampliar el desarrollo y la aplicación de materiales a base de boro en el campo de nueva energía y promover el desarrollo práctico de baterías de litio-azufre.

Referencias

[1] DUNN B, KAMATH H, TARASCON J M. Almacenamiento de energía eléctrica para la red: una batería de opciones. Ciencia, 2011,334(6058):928-935.

[2] ARICO A S, BRUCE P, SCROSATI B, et al. Materiales nanoestructurados para dispositivos avanzados de conversión y almacenamiento de energía. Materiales naturales, 2005,4(5):366-377.

[3] LIANG Y R, ZHAO C Z, YUAN H, et al. A revisión de baterías recargables para dispositivos electrónicos portátiles. InfoMat, 2019,1(1):6-32.

[4] GOODENOUGH J B, PARK K S. El Li-ion batería recargable: una perspectiva. Revista de la Sociedad Química Estadounidense, 2013,135(4):1167-1176.

[5] TARASCON J M, ARMAND M. Cuestiones y Desafíos que enfrentan las baterías de litio recargables. Naturaleza, 2011,414:171-179.

[6] JING Y, HE H C, WU J, et al. Estructura de carbono hueco dopada con cobalto como anfitrión de azufre para el cátodo de litio batería de azufre. Revista de materiales inorgánicos, 2021,36(2):203-209.

[7] FANG R, ZHAO S Y, SUN Z H, et al. Más Baterías confiables de litio-azufre: estado, soluciones y perspectivas. Avanzado Materiales, 2017,29(48):1606823.

[8] HU J J, LI G R, GAO X P. Actual Estado, problemas y desafíos en baterías de litio-azufre. Diario de Materiales inorgánicos, 2013,28(11):1181-1186.

[9] LI G R, WANG S, ZHANG YN, et al. Revisando el papel de los polisulfuros en las baterías de litio-azufre. Avanzado Materiales, 2018,30(22):1705590.

[10] PENG H J, HUANG J Q, ZHANG Q. Una revisión de litio-azufre flexible y análogos de metal alcalino-calcógeno recargables baterías. Reseñas de la Sociedad Química, 2017,46(17):5237-5288.

[11] JANA M, XU R, CHENG X B, et al. Diseño racional de nanomateriales bidimensionales para baterías de litio-azufre. Energía y ciencias ambientales, 2020,13(4):1049-1075.

[12] HE J R, MANTHIRAM A. Una revisión sobre el Estado y desafíos de los electrocatalizadores en baterías de litio-azufre. Energía Materiales de almacenamiento, 2019,20:55-70.

[13] SEH Z W, SUN Y M, ZHANG Q F, et al. Diseño de baterías de litio-azufre de alta energía. Reseñas de la sociedad química, 2016,45(20):5605-5634.

[14] JI X L, EVERS S, BLACK R, et al. Estabilización de cátodos de litio-azufre mediante yacimientos de polisulfuro. Naturaleza Comunicaciones, 2011,2:325.

[15] ZHANG Z, KONG LL, LIU S, et al. A compuesto de azufre/carbono de alta eficiencia basado en nanohojas de grafeno 3D@carbono Matriz de nanotubos como cátodo para batería de litio-azufre. Energía Avanzada Materiales, 2017,7(11):1602543.

[16] XU W C, PAN X X, MENG X, et al. A material conductor que aloja azufre que incluye nitruro de vanadio ultrafino Nanopartículas para baterías de litio-azufre de alto rendimiento. Acta electroquímica, 2020,331:135287.

[17] LIU Y T, LIU S, LI G R, et al. Alto Cátodo de azufre de densidad de energía volumétrica con óxido de metal pesado y catalítico. Anfitrión para batería de litio-azufre. Ciencia avanzada, 2020,7(12):1903693.

[18] CHEN H H, XIAO Y W, CHEN C, et al. Separador conductivo modificado MOF para mitigar el efecto lanzadera del litio- batería de azufre mediante un método de filtración. Materiales aplicados ACS y Interfaces, 2019,11(12):11459-11465.

[19] YOO J, CHO S J, JUNG GY, et al. COF-net en CNT-net como trampa química porosa jerárquica y de diseño molecular para polisulfuros en baterías de litio-azufre. nano letras, 2016,16(5):3292-3300.

[20] HU Y, LIU C. Introducción de 1,2-migración para compuestos organoboro. química universitaria, 2019,34(12):39-44.

[21] SOREN KM, SUNING W. A base de boro Materiales que responden a estímulos. Reseñas de la Sociedad Química, 2019,48(13):3537-3549.

[22] HUANG Z G, WANG S N, DEWHURST R D, y Alabama. Boro: su papel en procesos y aplicaciones relacionados con la energía. Angewandte Edición internacional de Chemie, 2020,59(23):8800-8816.

[23] ZHU Y H, GAO S M, HOSMANE N S. Materiales energéticos avanzados enriquecidos con boro. Acta química inorgánica, 2017,471:577-586.

[24]KHAN K, TAREEN A K, ASLAM M, et al. Síntesis, propiedades y nuevas aplicaciones electrocatalíticas del Xenos 2D-borofeno. Progreso en química del estado sólido, 2020,59:100283.

[25] RAO D W, LIU X J, YANG H, et al. Competencia interfacial entre un cátodo a base de borofeno y un electrolito por la inmovilización de múltiples sulfuros de una batería de litio-azufre. Diario de Química de Materiales A, 2019,7(12):7092-7098.

[26] JIANG H R, SHYY W, LIU M, et al. Borofeno y borofeno defectuoso como posibles materiales de anclaje para Baterías de litio-azufre: un estudio de primeros principios. Diario de materiales Química A, 2018,6(5):2107-2114.

[27] ZHANG C Y, HE Q, CHU W, et al. Heteroestructura de borofeno-grafeno dopada con metales de transición para una robustez Anclaje de polisulfuro: un primer estudio de principios. ciencia de superficies aplicada, 2020,534:147575.

[28] ZHANG L, LIANG P, SHU H B, et al. El borofeno como huésped eficiente de azufre para baterías de litio-azufre: supresión efecto lanzadera y mejora de la conductividad. Revista de Química Física C, 2017,121(29):15549-15555.

[29] GRIXTI S, MUKHERJEE S, SINGH C V. Boro bidimensional como impresionante cátodo de batería de litio-azufre material. Materiales de almacenamiento de energía, 2018,13:80-87.

[30] MANNIX A J, ZHOU X F, KIRALY B, et al. Síntesis de borofenos: polimorfos de boro bidimensionales anisotrópicos. Ciencia, 2015,350(6267):1513-1516.

[31] FENG B J, ZHANG J, ZHONG Q, et al. Realización experimental de láminas de boro bidimensionales. química de la naturaleza, 2016,8(6):564-569.

[32] PARAKNOWITSCH JP, THOMAS A. Dopaje Carbonos más allá del nitrógeno: una descripción general de los carbonos dopados con heteroátomos avanzados con Boro, azufre y fósforo para aplicaciones energéticas. Energía & Ciencias Ambientales, 2013,6(10):2839-2855.

[33] WANG H B, MAIYALAGAN T, WANG X. Revisión sobre los avances recientes en grafeno dopado con nitrógeno: síntesis, caracterización y sus potenciales aplicaciones. ACS Catálisis, 2012,2(5):781-794.

[34] XIE Y, MENG Z, CAI T W, et al. Efecto del dopaje con boro en el aerogel de grafeno utilizado como cátodo para el sulfuro de litio batería. Interfaces y materiales aplicados ACS, 2015,7(45):25202-25210.

[35] SHI PC, WANG Y, LIANG X, et al. Simultáneamente se exfoliaron láminas de grafeno dopadas con boro para encapsular azufre para Aplicaciones en baterías de litio-azufre. ACS Química Sostenible y Ingeniería, 2018,6(8):9661-9670.

[36] YANG L J, JIANG S J, ZHAO Y, et al. Nanotubos de carbono dopados con boro como electrocatalizadores libres de metales para el oxígeno reacción de reducción. Angewandte Chemie Edición Internacional, 2011,50(31):7132-7135.

[37] AI W, LI J W, DU Z Z, et al. Dual confinamiento de polisulfuros en una esfera de carbono porosa dopada con boro/híbrido de grafeno para baterías Li-S avanzadas. Nano Investigación, 2018,11(9):4562-4573.

[38] YANG CP, YIN Y X, YE H, et al. Información sobre el efecto del dopaje con boro en el cátodo de azufre/carbono en Baterías de litio-azufre. Interfaces y materiales aplicados de ACS, 2014,6(11):8789-8795.

[39] XU C X, ZHOU H H, FU C P, et al. Síntesis hidrotermal de nanotubos de carbono/azufre descomprimidos dopados con boro compuesto para baterías de litio-azufre de alto rendimiento. Acta electroquímica, 2017,232:156-163.

[40] HAN P, MANTHIRAM A. Boro y Separadores recubiertos de óxido de grafeno reducido dopados con nitrógeno para un alto rendimiento Baterías Li-S. Revista de fuentes de energía, 2017,369:87-94.

[41] HOU T Z, CHEN X, PENG H J, et al. Principios de diseño de nanocarbono dopado con heteroátomos para lograr un anclaje fuerte de polisulfuros para baterías de litio-azufre. Pequeño, 2016,12(24):3283-3291.

[42] XIONG D G, ZHANG Z, HUANG X Y, et al. Impulsar el confinamiento de polisulfuro en B/N-codopado jerárquicamente poroso nanohojas de carbono mediante la interacción ácido-base de Lewis para baterías estables de Li-S. Revista de Química Energética, 2020,51:90-100.

[43] YUAN S Y, BAO J L, WANG LN, et al. Capa de carbono rica en boro y nitrógeno soportada por grafeno para mejorar rendimiento de las baterías de litio-azufre debido a una mayor quimisorción de polisulfuros de litio. Materiales energéticos avanzados, 2016,6(5):1501733.

[44] CHEN L, FENG J R, ZHOU H H, et al. Preparación hidrotermal de nitrógeno, grafeno curvado codopado con boro. nanocintas con altas cantidades de dopantes para azufre de litio de alto rendimiento cátodos de batería. Revista de Química de Materiales A, 2017,5(16):7403-7415.

[45] JIN C B, ZHANG W K, ZHUANG ZZ, et al. Quimisorción de sulfuro mejorada utilizando paredes múltiples dopadas dualmente con boro y oxígeno Nanotubos de carbono para baterías avanzadas de litio-azufre. Diario de materiales Química A, 2017,5(2):632-640.

[46] ULLAH S, DENIS P A, SATO F. Inusual mejora de las energías de adsorción de sodio y potasio en Grafeno codopado con azufre-nitrógeno y silicio-boro. ACS omega, 2018,3(11):15821-15828.

[47] ZHANG Z, XIONG D G, SHAO A H, et al. Integración de cobalto metálico y heteroátomos de N/B en nanoláminas de carbono porosas como inmovilizador de azufre eficiente para baterías de litio-azufre. Carbón, 2020,167:918-929.

[48] WANG P, KUMAR R, SANKARAN E M, et al. Diboruro de vanadio (VB2) sintetizado a alta presión: elástico, mecánico, propiedades electrónicas y magnéticas y estabilidad térmica. química inorgánica, 2018,57(3):1096-1105.

[49] HE G J, LING M, HAN X Y, et al. Electrodos autónomos con estructuras núcleo-cubierta para un alto rendimiento supercondensadores. Materiales de almacenamiento de energía, 2017,9:119-125.

[50] WANG C C, AKBAR S A, CHEN W, et al. Propiedades eléctricas de óxidos, boruros, carburos y nitruros. Revista de ciencia de materiales, 1995,30(7):1627-1641.

[51] XIAO Z B, YANG Z, ZHANG L J, et al. Grafeno dopado con NbS2@S@I tipo sándwich para alta carga de azufre y tasa ultraalta, y baterías de litio-azufre de larga duración. ACS Nano, 2017,11(8):8488-8498.

[52] WANG L J, LIU F H, ZHAO B Y, et al. Nanocuencos de carbono llenos de nanoláminas de MoS2 como materiales de electrodos para supercondensadores. Nanomateriales aplicados ACS, 2020,3(7):6448-6459.

[53] BALACH J, LINNEMANN J, JAUMANN T, et al Alabama. Materiales nanoestructurados a base de metales para baterías avanzadas de litio-azufre. Revista de Química de Materiales A, 2018,6(46):23127-23168.

[54] BEN-DOR L, SHIMONY Y. Cristal estructura, susceptibilidad magnética y conductividad eléctrica de puros y MoO2 y WO2 dopados con NiO. Boletín de investigación de materiales, 1974,9(6):837-44.

[55] SAMSONOV G. é¾çååç©æå. å京:ä¸å½å·¥ä¸åºç社, 1965: 1-147.

[56] FENG L S, QUN C X, LIN M Y, et al. Óxidos a base de Nb como materiales anódicos para baterías de iones de litio. Progreso en Química, 2015,27(2/3):297-309.

[57] TAO Q, MA S L, CUI T, et al. Estructuras y propiedades de boruros de metales de transición funcionales. Acta Física Sínica, 2017,66(3):036103.

[58] SHEN Y F, XU C, HUANG M, et al. Avances en la investigación de grupos de boro, borano y compuestos de boro dopados con metales. Progreso en Química, 2016,28(11):1601-1614.

[59] GUPTA S, PATEL M K, MIOTELLO A, et al. Catalizadores a base de boruro metálico para la división electroquímica del agua: una revisión. Materiales funcionales avanzados, 2020,30(1):1906481.

[60] WU F, WU C. Baterías secundarias nuevas y sus materiales clave basados ​​en el concepto de reacción multielectrónica. Boletín de ciencia chino, 2014,59(27):3369-3376.

[61] GUAN B, FAN L S, WU X, et al. El síntesis fácil y rendimiento mejorado de la batería de litio-azufre de un Boruro de cobalto amorfo (Co2B)@cátodo compuesto de grafeno. Diario de materiales Química A, 2018,6(47):24045-24049.

[62] GUAN B, ZHANG Y, FAN L S, et al. Bloqueo del polisulfuro con Co2B@CNT mediante un “efecto adsorbente sinérgico” hacia Capacidad de velocidad ultraalta y batería robusta de litio-azufre. ACS Nano, 2019,13(6):6742-6750.

[63] GUAN B, SUN X, ZHANG Y, et al. El descubrimiento de la interacción electrónica interfacial dentro del boruro de cobalto@MXene para Baterías de litio-azufre de alto rendimiento. letras químicas chinas, 2020,32(7):2249-2253.

[64] BASU B, RAJU GSURI A. Procesamiento y Propiedades de materiales monolíticos basados ​​en TiB2. Reseñas de materiales internacionales, 2006,51(6):352-374.

[65] LI C C, LIU X B, ZHU L, et al. Boruro de titanio conductor y polar como huésped de azufre para aplicaciones avanzadas. Baterías de litio-azufre. Química de Materiales, 2018,30(20):6969-6977.

[66] LI Z J, JIANG H R, LAI N C, et al. Diseño de una interfaz eficaz disolvente-catalizador para la conversión catalítica de azufre en baterías de litio-azufre. Ministerio de Materiales, 2019,31(24):10186-10196.

[67] JIN LM, NI J, SHEN C, et al. TiB2 metálicamente conductor como modificador separador multifuncional para Baterías de litio-azufre mejoradas. Revista de fuentes de energía, 2020,448:227336.

[68] WUR, XU H K, ZHAO Y W, et al. El marco de molibdeno insertado en subunidades de boro similares al borofeno de MoB2 permite Baterías de litio-azufre estables y de acción rápida basadas en Li2S6. Almacenamiento de energía Materiales, 2020,32:216-224.

[69] HE J R, BHARGAV A, MANTHIRAM A. Boruro de molibdeno como catalizador eficiente para redox de polisulfuro para permitir baterías de litio-azufre de alta densidad energética. materiales avanzados, 2020,32(40):2004741.

[70] PANG Q, KWOK CY, KUNDU D, et al. El MgB2 metálico ligero media la redox de polisulfuro y promete Baterías de litio-azufre de alta densidad energética. Julio, 2019,3(1):136-148.

[71] YU T T, GAO PF, ZHANG Y, et al. Monocapa de fosfuro de boro como potencial material de anclaje para litio-azufre Baterías: un estudio de primeros principios. Ciencias de superficies aplicadas, 2019, 486:281-286.

[72] JANA S, THOMAS S, LEE C H, et al. B3S monocapa: predicción de un material anódico de alto rendimiento para iones de litio baterías. Revista de Química de Materiales A, 2019,7(20):12706-12712.

[73] SUN C, HAI C X, ZHOU Y, et al. Muy nanofibra catalítica de nitruro de boro cultivada in situ en ketjenblack pretratado como cátodo para mejorar el rendimiento de las baterías de litio-azufre. SCA aplicado Materiales energéticos, 2020,3(11):10841-10853.

[74] ARENAL R, LÓPEZ BEZANILLA A. Boro Materiales de nitruro: una descripción general de las (nano)estructuras 0D a 3D. wiley Revisiones interdisciplinarias-Ciencia molecular computacional, 2015,5(4):299-309.

[75] JIANG X F, WENG Q ​​H, WANG X B, et al. Progresos recientes en fabricaciones y aplicaciones de nitruro de boro. nanomateriales: una revisión. Revista de ciencia y tecnología de materiales, 2015,31(6):589-598.

[76] PRAKASH A, NEHATE S D, SUNDARAM KB. Detectores UV de metal-aislante-metal a base de nitruro de carbono de boro para entornos hostiles aplicaciones ambientales. Cartas de Óptica, 2016,41(18):4249-4252.

[77] ZHAO Y M, YANG L, ZHAO J X, et al. Cómo hacer que las nanoláminas de nitruro de boro inertes sean activas para la inmovilización de polisulfuros para baterías de litio-azufre: un estudio computacional. Físico Química Física Química, 2017,19(28):18208-18216.

[78] YI Y K, LI HP, CHANG H H, et al. Nitruro de boro de pocas capas con vacantes de nitrógeno diseñadas para promover Conversión de polisulfuro como matriz catódica para baterías de litio-azufre. Química, 2019,25(34):8112-8117.

[79] HE B, LI W C, ZHANG Y, et al. Paragenesis BN/CNT híbrido como huésped de azufre monoclínico para altas tasas y Batería de litio-azufre de larga duración. Revista de Química de Materiales A, 2018,6(47):24194-24200.

[80] DENG DR, BAI C D, XUE F, et al. Tamiz iónico multifuncional construido con materiales 2D como capa intermedia para Li-S baterías. Interfaces y materiales aplicados de ACS, 2019,11(12):11474-11480.

[81] SUN K, GUO P Q, SHANG X N, et al. Separadores mesoporosos modificados con nitruro de boro y grafeno como eficientes Barrera de polisulfuros para baterías de litio-azufre altamente estables. Diario de Química electroanalítica, 2019,842:34-40.

[82] FAN Y, YANG Z, HUA W X, et al. Nanohojas funcionalizadas de nitruro de boro/capa intermedia de grafeno para una rápida y Baterías de litio-azufre de larga duración. Materiales energéticos avanzados, 2017,7(13):1602380.

[83] KIM P J H, SEO J, FU K, et al. Efecto protector sinérgico de un separador de carbono BN para una alta estabilidad. Baterías de litio y azufre. Materiales de NPG Asia, 2017,9(4):e375.

[84] PRAMANICK A, DEY P P, DAS P K. Análisis de microestructura, fase y conductividad eléctrica del plasma de chispa. Carburo de boro sinterizado mecanizado con WEDM. Cerámica Internacional, 2020,46(3):2887-2894.

[85] YEGANEH M, SARAF HH, KAFI F, et al. Investigación de primeros principios de vibraciones, electrónicas y ópticas. Propiedades del carburo de boro similar al grafeno. Comunicaciones de estado sólido, 2020,305:113750.

[86] CHANG Y K, SUN X H, MA MD, et al. Aplicación de materiales cerámicos duros B4C en almacenamiento de energía: diseño B4C@C nanopartículas núcleo-cubierta como electrodos para micropartículas flexibles de estado sólido Supercondensadores con ciclabilidad ultraalta. Nanoenergía, 2020,75:104947.

[87] LUO L, CHUNG S H, ASL H Y, et al. Baterías de litio-azufre de larga duración con sustrato catódico bifuncional configurado con nanocables de carburo de boro. materiales avanzados, 2018,30(39):1804149.

[88] SONG N N, GAO Z, ZHANG Y Y, et al. B4C Baterías de litio-azufre flexibles habilitadas con nanoesqueleto. nanoenergía, 2019,58:30-39.

[89] ZHANG RH, CHI C, WU M C, et al. A Batería Li-S de larga duración habilitada por un cátodo hecho de B4C bien distribuido Nanopartículas decoradas con fibras de algodón activadas. Revista de fuentes de energía, 2020,451:227751.