A lítium akkumulátor katódjában a transzferhatás mérséklése és az elektromos vezetőképesség fokozása érdekében a szuperkritikus szén-dioxid jó diffúziós tulajdonságának köszönhetően és a redukált grafén-oxid porózus, réteges mikroszerkezetét kihasználva nagy teljesítményű, nagy kapacitású redukált grafén-oxid (rGO)/kén kompozitokat hoztunk létre. A szuperkritikus szén-dioxidot alkalmazó technológia segítségével rendkívül hatékony kén dópolás valósítható meg, pontosan szabályozható mikroszerkezet mellett. A nyomásmentesítés során a szén-dioxid képes kitágítani az rGO rétegek közötti távolságot, ezzel fokozva a kén beépülését a szénmátrixba. Mivel szén-dioxid figyelemreméltóan hidrofób oldószer, nedvesítő tulajdonságai kiválóak, az oldott ként képes az rGO üregeibe és rétegei közé nagy mennyiségben bejuttatni. A kén és az rGO rétegei között létrejött kapcsolat, biztosítja a pontos kéntartalmat, az egyenletes kéneloszlást és az erős szén-kén kötések kialakulását, ami fokozott elektromos vezetőképességet és kénhasznosítást eredményez. Ellentétben más hagyományos technológiákkal fontos megemlíteni, hogy a közölt módszer segítségével a kén-szén kompozitok szobahőmérsékleten is előállíthatók. Ezenfelül a termék könnyen elválasztható a szuperkritikus szén-dioxid nyomásának csökkentésével. A laboratóriumi méretekben előállított rGO/kén kompozit katód 0,1 C sebesség mellett 1024 mAh/g kezdeti kisülési kapacitást mutatott, 92,2%-os kapacitásmegtartással és 99%-os coulombikus hatékonysággal még 200 töltési-kisülési ciklus után is. A kifejlesztett cellák kiváló teljesítményt mutattak (929 mAh/g 1 C sebességnél), 200 töltési-kisülési ciklus után is rendkívül alacsony, 0,04%-os ciklusonkénti csökkenéssel. A munka alapján úgy véljük, hogy az szuperkritikus szén-dioxid technológia és az rGO mint kén befogadására alkalmas alapanyag szinergikus hatása ígéretes jövőt jelent a hatékony, ultra-nagy ciklikus stabilitású szén/kén kompozit katódok szintéziséhez.
A teljes cikk az alábbi linken érhető el: https://doi.org/10.1016/j.mtchem.2022.101240
Felelős szerző: Kun Róbert