リチウム硫黄電池におけるホウ素系材料の最近の進歩

最近の進捗状況 リチウム硫黄電池におけるホウ素系材料

著者: リー・ガオラン、リー 紅陽、曾海波

MIIT主要研究室 ナノオプトエレクトロニクス研究所 先端ディスプレイ材料・デバイス 南京大学材料科学工学部材料 科学技術、南京 210094

要約

リチウム硫黄（Li-S）電池は再生可能 次世代の電気化学エネルギーの開発における重要な役割 高エネルギー密度と低コストによる蓄電技術。しかし、彼らの 実用化は依然として反応速度の遅さと低さによって妨げられています。 変換反応の可逆性が比較的低いことに寄与します。 実用容量、クーロン非効率、およびサイクル不安定性。この中で 導電性、吸着性、触媒性の機能を合理的に設計 材料は硫黄を安定化および促進するための重要な経路を示します 電気化学。独特の原子および電子構造の恩恵を受ける ホウ素、ホウ素ベースの材料は、多様かつ調整可能な物理的特性を示します。 化学的および電気化学的特性を評価し、広範な研究を受けています Li-S電池の注意点。この論文は最近の研究の進歩を概説します ボロフェン、ホウ素原子ドープカーボン、金属などのホウ素系材料の Li-S電池のホウ化物と非金属ホウ化物については、残りの結論が得られます。 問題を解決し、将来の発展の展望を提案します。

キーワード:リチウム硫黄 バッテリー、ホウ化物、化学ドーピング、ボロフェン、シャトル効果、レビュー

グリーン再生可能エネルギーの開発、 高度なエネルギー変換および貯蔵方法を開発し、 効率的でクリーンなエネルギー システムは、 今日の世界におけるエネルギー危機と気候変動。電気化学エネルギー バッテリーに代表されるストレージ技術は、新しいクリーンな状態に変換して保存できます。 エネルギーをより効率的かつ便利な形で活用し、 グリーンエネルギー経済と持続可能な開発を促進する上で重要な役割 [1、2]。数ある電池技術の中でも、リチウムイオン電池には エネルギー密度が高く、メモリー効果がないという利点があります。急速な達成を実現しました 1991年の商品化以来、開発を進め、広く使われています。 電気自動車、ポータブル電子機器、国防など フィールド[3、4]。しかし、電気機器の発展により、 従来のリチウムイオン電池は増大するエネルギーに対応できませんでした 要求。このような背景から、リチウム硫黄電池が広く注目されています。 高い理論比容量 (1675 mAh・g-1) と、 エネルギー密度 (2600 Wh·kg-1)。同時に、 硫黄資源は豊富で広く分布しており、価格も安く、 環境に優しく、リチウム硫黄電池が研究のホットスポットとなっている 近年の新しい二次電池の分野 [5,6]。

1 動作原理と既存の問題 リチウム硫黄電池

リチウム硫黄電池は通常使用されます 正極として元素状硫黄、負極として金属リチウム 電極。基本的な電池構造を図 1(a) に示します。の 電気化学反応は、次のような多段階の変換反応プロセスです。 固液相転移を伴う複数の電子移動と 一連の多硫化リチウム中間体 (図 1(b)) [7,8]。その中で、 元素状硫黄と短鎖 Li2S2/Li2S がその両端に位置します。 反応鎖は電解質に不溶であり、 電極表面に析出物が発生します。長鎖多硫化リチウム（Li2Sx、 4 x 8) は、電解液中での溶解性と移行性が高くなります。に基づく 電極材料とその固液相の固有の特性 変換反応メカニズム、リチウム硫黄電池はエネルギーと コスト面での利点はありますが、多くの問題や課題にも直面しています [9,10,11,12]:

図。 1 (a) リチウム硫黄電池の概略図 構成と (b) 対応する充放電プロセス [7]

1) 固相元素状硫黄と Li2S 電極表面に蓄積し、その固有電子やイオンが 慣性により電荷伝達が困難になり、反応速度が遅くなります。 これにより、活物質の利用率が低下し、実際の バッテリーの容量

2) 大きな密度差がある 反応鎖の両端の硫黄と Li2S の間 (2.07 vs 1.66 g·cm-3)。材料は使用中に最大 80% の体積変化を経験します。 反応プロセスと電極の機械的構造安定性 大きな課題に直面している。

3) 解散・移動行動 電解液中の多硫化リチウムが激しい「シャトル」を引き起こす 効果」が発生し、深刻な活物質の損失とクーロン損失が発生します。 さらに、多硫化リチウムは化学的/電気化学的側面に関与します アノード表面での反応は、活性成分のさらなる損失を引き起こすだけでなく、 材料を保護するだけでなく、アノード表面を不動態化し腐食させ、損傷を悪化させます。 リチウム樹枝状結晶の形成と成長が起こり、安全上のリスクが増大します。

これらの問題は相互に関連しており、 相互に影響し合うため、バッテリーの複雑さが大幅に増加します。 このシステムにより、現在のリチウム硫黄電池が次の条件を満たすことが困難になっています。 活物質利用の観点からの実用化ニーズ、実際 エネルギー密度、サイクルの安定性、安全性。以上の分析から 問題を解決するには、硫黄の電気化学的制御を適切に制御する必要があることがわかります。 反応プロセスはリチウム硫黄の性能を向上させる唯一の方法です 電池。硫黄の効果的な管理と改善を達成する方法 電気化学は、対象となる設計、開発、および応用に依存します。 先進の機能素材。その中でも代表的な戦略は、 導電性、吸着性、触媒性を備えた機能性材料の開発 硫黄カソードホストまたは改良されたセパレーターとしての特性。その物理的なものを通して 多硫化リチウムとの化学的相互作用により、活物質は 正極領域に閉じ込められ、溶解と拡散を抑制し、 そしてその電気化学変換を促進します。それによりシャトルを軽減します 効果があり、バッテリーのエネルギー効率とサイクル安定性が向上します。 [13、14]。この考えに基づいて、研究者たちはさまざまなタイプのを開発しました。 炭素材料をはじめとする機能性材料をターゲットに、 導電性ポリマー、金属有機フレームワーク、金属酸化物/硫化物/窒化物、 良好な結果が達成されている[15,16,17,18,19]。

2 ホウ素ベースの材料の用途 リチウム硫黄電池

ホウ素は最小の半金属元素です。 原子半径が小さく電気陰性度が大きいため、形成が容易です。 金属共有結合化合物。ホウ素原子は典型的な電子欠損を持っています。 構造、価電子配置は 2s22p1 です。彼らは共有できる 1 つまたは複数の電子と他の原子が、さまざまなハイブリダイゼーション形式を介して、 多中心結合を形成します [20,21]。これらの特性がホウ化物を作ります。 構造は高度に調整可能で、ユニークで豊富な化学的および物理的特性を示します。 優れた特性を持ち、軽工業、 建築資材、国防、エネルギーなど [22,23]。比較すると、 リチウム硫黄電池におけるホウ素ベースの材料に関する研究はまだ進行中です。 幼児期。近年、ナノテクノロジーと特性評価手法が進歩しました。 進化を続けるボロン系の構造特性 材料は継続的に探求され開発されており、ターゲットを絞ったものとなっています。 リチウム硫黄システムにおける研究と応用も現れ始めています。で この観点から、この記事では、次のような代表的なホウ素ベースの材料に焦点を当てます。 ボロフェン、ホウ素原子ドープカーボン、金属ホウ化物、および非金属ホウ化物。これ 記事では、リチウム硫黄電池に関する最新の研究の進歩をレビューしています。 既存の問題点をまとめ、将来の開発に期待 方向。

2.1 ボレン

非常に代表的な同素体として ホウ素元素、ボロフェンは単一原子の厚さの二次元構造を持っています グラフェンに似ています。バルクボロン素子と比較して優れた性能を示します。 電気的、機械的、熱的特性を備えた新星です。 二次元マテリアル [24]。トポロジーの違いに基づいて、 ボロフェンはホウ素原子の配列により豊かな結晶構造を持ち、 電子特性、および異方性導電特性。可能な限り 図 2(a、b) からわかるように、ボロフェン内の電子は表面に集中する傾向があります。 ホウ素原子の上部にあり、これらの電子分極領域はより高い結合を持っています 活動。優れた化学吸着サイトを提供すると期待されています。 リチウム硫黄電池システムにおける多硫化物[25]。同時に、 ボロフェンフィルムは良好な電気伝導性と物理的および化学的特性を持っています。 安定性が高いため、リチウム硫黄電池に応用できる可能性が十分にあります。

図 2 (a) さまざまなボロフェンとその構造モデル それらの対応する電荷密度分布、(b) の吸着エネルギー さまざまなボロフェン上のポリスルフィド[25]

ジャンら。 [26] 理論的に発見 ボロフェンがリチウムに対して強い吸着能力を示すという計算 ポリサルファイド。ただし、この強力な相互作用は、簡単に Li-Sクラスターの分解により、活性物質である硫黄が失われます。 材料。比較すると、固有の欠陥を持つボロフェンの表面は この構造は多硫化リチウムをより穏やかに吸着するため [27]、 分解や破壊を避けながらシャトルの動作を制限します。 リング構造。より適したリチウムとなることが期待される ポリサルファイド吸着材です。同時にエネルギーバンド分析 ボロフェン - 多硫化リチウムの吸着構造の結果は、 吸着クラスターは金属的ですが、これは主に固有の金属によるものです。 ボロンの特性とその強い電気音響結合強度。それ 硫黄の電気化学変換プロセスに役立つと期待されています。 より良い反応速度論[28]。さらに、Grixti et al。 [29] をシミュレートしました。 表面における多硫化リチウム分子の拡散過程 β12-ボレン。 β12-ボレンがシリーズに対して強い吸着を示すことが判明 多硫化リチウムのこと。 Li2S6 の拡散エネルギー障壁が最も低く、 アームチェア方向の Li2S4 分子はそれぞれ 0.99 eV と 0.61 eV、 ジグザグ方向の拡散よりも簡単です。その良さのおかげで 吸着能力と適度な拡散エネルギー障壁を持つ β12-ボレンは 優れた多硫化リチウム吸着材と考えられています。 リチウム硫黄電池のシャトル効果を抑制し、改善が期待される 硫黄の電気化学反応の可逆性。

しかし、現在の研究のほとんどは、 リチウム硫黄電池におけるホウ素の希釈は依然として理論上の予測にとどまる 段階であり、実験による確認はほとんど報告されません。これは主に原因です ホウ素希釈液を調製するのが難しいためです。ホウ素の存在は、 1990 年代に予測されていましたが、実際に準備されたのは 2015 年でした [30]。一部 その理由は、ホウ素には価電子が 3 つしかなく、 不足した電子を補うために骨格構造を形成し、 2D 構造よりも 3D 構造を形成する方が簡単です。現在、準備中なのが、 ホウ素は通常、分子線エピタキシーや高分子線エピタキシーなどの技術に依存しています。 真空、高温などの条件下での合成閾値は 高い[31]。したがって、よりシンプルで効率的なシステムを開発する必要があります。 ホウ素希釈合成法を開発し、さらに実験的に探索し、 は、リチウム硫黄電池におけるその効果と関連メカニズムを実証しています。

2.2 ホウ素原子をドープした炭素

化学的にドープされたカーボン材料は高温です 新エネルギー研究分野の材料。適切な元素ドーピングが可能 カーボン素材の軽量・高強度などの利点をそのままに 導電性を高めながら、追加の物理的および化学的特性を与えます。 さまざまなアプリケーションシナリオに適応します [32,33]。化学的にドープされたカーボン 材料は、リチウム硫黄電池において広く研究されている [34,35]。 窒素原子などの電気陰性度の高い原子によるドーピングはどれがより効果的ですか 一般。対照的に、ホウ素は電子欠損構造を持っており、 炭素よりも電気陰性です。組み込むと陽性になる カーボン格子に入る。良好な吸着効果が期待できます。 負に帯電したポリスルフィドアニオンにより、シャトル効果が軽減されます。 [36,37].

ヤンら。 [38] ボロンドープ多孔質材を使用 炭素を硫黄陰極ホスト材料として使用し、ホウ素ドーピングだけではないことを発見しました。 炭素材料の電子伝導性を向上させましたが、また、 炭素マトリックスの正の分極。マイナスに荷電したポリスルフィドイオン 静電吸着により効果的に吸着および固定され、 ルイス相互作用により、それらの溶解と拡散が阻害されます (図 3(a、b))。したがって、ホウ素ドープ多孔質炭素をベースとした硫黄陰極は、 純カーボンよりも高い初期容量とより安定したサイクル性能 窒素をドープしたサンプル。徐ら。 [39] ホウ素原子ドープカーボンを得た ナノチューブ/硫黄複合正極材料 (BUCNT/S) を水熱法により ワンポット方式。液相その場合成により硫黄をより均一に製造 ホウ素ドーピングにより、複合材料中に分散され、炭素ベースのホストが得られます。 導電性が高く、硫黄の定着力が強い素材です。の 得られたBUCNTs/S電極は、0.2Cで1251mAh・g-1の初期容量を取得し、400サイクル後も750mAh・g-1の容量を維持できました。硫黄カソードホストに加えて、 ホウ素ドープカーボン材料も設計において重要な役割を果たします。 バッテリー機能セパレーター。ハンら。 [40] コーティングされた軽量ボロンドープ 従来のセパレーター上にグラフェンを配置して機能を変更 層の吸着と多硫化物の再利用を利用して、効果的に緩和します。 シャトル効果を高め、活物質の利用率を向上させます。

図。 3 (a) B ドープ炭素骨格のスキーム、(b) S2p XPS 異なる元素をドープした多孔質炭素に基づく硫黄複合材料のスペクトル。 (c) NBCGN/S 複合材料の充放電プロセスのスキーム、(d) でのサイクル 0.2C および (e) に​​基づいて硫黄電極の性能を評価します。 異なる元素をドープした曲面グラフェンナノリボン[44]

基本的な性質を考慮すると、 さまざまなドーピング元素とその炭素内でのさまざまな作用機序 格子構造、多元素の共ドーピングは重要な戦略の 1 つ 炭素材料の表面化学を調整し、硫黄を改善する 電気化学反応 [41、42、43]。この点に関して、クアン氏の研究グループは、 [44] 窒素とホウ素を共ドープしたグラフェン ナノリボン (NBCGN) を合成した。 ホスト材料として初めて水熱法を採用 図 3(c) に示すように、硫黄陰極。研究では、相乗効果があることがわかりました。 窒素とホウ素の共ドーピングの効果は、NBCGN のサイズを大きくするだけではありません。 比表面積、細孔容積、およびより高い導電性だけでなく、 カソード内に硫黄を均一に分散させます。さらに重要なのは、ホウ素と 窒素は、共ドープされた原子の電子不足中心および電子豊富中心として機能します。 システム。ルイスを介してそれぞれSx2-およびLi+と結合できます。 相互作用により、多硫化リチウムをより効率的かつ大幅に吸着します。 バッテリーのサイクルおよびレート性能が向上します (図 3(d、e))。ベース 高電気陰性度元素と低電気陰性度元素の同様のドーピング戦略について。ジンら アル。 [45] ホウ素と酸素を共ドープした多層カーボンナノチューブホストを準備 ドーパントとしてホウ酸を使用した材料。結果として得られるバッテリーは依然として 100 サイクル後の比容量は 937 mAhµg-1、 通常のカーボンベースのバッテリー性能よりも大幅に優れています チューブ (428 mAhâg-1)。さらに、研究者らは次のことも試みました。 他の共同ドーピング形態。ホウケイ酸を共ドープしたグラフェン [46]、コバルトを含む 金属とホウ素窒素を共ドープしたグラフェン [47] などは、 バッテリーの性能が向上しました。共ドープされた成分の相乗効果 硫黄の電気化学反応を改善する上で重要な役割を果たします。

ホウ素元素のドーピングは効果的に行うことができます。 カーボンの固有の導電性と表面の化学極性を改善します。 材料の化学吸着を強化し、材料の往復運動を抑制します。 多硫化リチウムにより、硫黄の電気化学反応速度が改善されます。 安定性とバッテリー性能の向上。それにもかかわらず、まだあります リチウム硫黄中のホウ素ドープ炭素材料の研究には多くの問題がある バッテリーについては、さらに調査して分析する必要があります。たとえば、その影響 ボロンのドーピング量と導電性、表面のドーピング構成 カーボン多硫化リチウムの電荷分布と吸着挙動 材料。同時に、ボロンを多く含む炭素材料をどのように入手するか ドーピングレベルとドーピング構成を正確に制御する方法はすべて依存します 高度な調製方法と技術の開発について。で さらに、多元素を共ドープしたシステムの場合、より適切なドーピング元素 組み合わせについてはさらに検討する必要があります。体系的なものを確立する 構造活性相関による相乗効果メカニズムの解明 共ドープ構造とそのホスト-ゲストのモードと強度への影響 硫黄電気化学における相互作用。

2.3 金属ホウ化物

金属化合物は常に研究されてきました リチウム硫黄電池の機能性材料のホットスポット 固有の化学極性特性と優れた形態学的および 構造的な可塑性。一般的な金属酸化物、硫化物、 窒化物および他のイオン性化合物。金属ホウ化物は通常ホウ素で構成されています と共有結合に基づく金属元素、およびそれらの充填構造は継承されます。 金属性の一部。他の金属に比べて非常に高い導電性を示します。 化合物 (図 4) [48、49、50、51、52、53、54、55、56]、 電気化学反応のための電子の迅速な供給 [57]。同時に、 金属とホウ素の間には局所的に限定されたイオン結合極性構造があり、 これは、ポリスルフィドに優れた吸着サイトを提供することができます [58,59]。加えて、 電気陰性度の高いホウ素の安定性は、 遷移金属が含まれ、酸化還元反応に参加しやすくなります。これ 金属ホウ化物がリチウム硫黄に関与することが可能になります メディエーターとしての表面反応を介した電気化学反応 [60]。

図。 4 いくつかのカテゴリとの導電率の比較 金属化合物[48,49,50,51, 52,53,54,55,56]

グアンら。 [61] ホスト材料を準備しました 硫黄カソードの場合、アモルファス Co2B ナノ粒子をグラフェン上にロードすることにより、 液相還元法。研究によると、ホウ素とコバルトは両方とも 多硫化リチウムを化学的に固定するための吸着サイトとして機能することができ、それによって その溶解と移動を抑制します。優れた長距離射程と相まって、 グラフェンの導電性が高くても、バッテリーには放電比容量が存在します。 1C レートで 450 サイクル後の 758 mAh・g-1、および 1 あたりの容量減衰率 サイクルは0.029%と優れたサイクル性能を示します。同様のものに基づいて 相乗的な吸着効果を発揮するCo2B@CNT複合材料を採用 吸着能力を備えたリチウム硫黄電池用の機能性セパレーター Li2S6 は 11.67 mg·m-2 にも達し [62]、 多硫化物の拡散と浸透を効果的にブロックし、 シャトル効果を抑制する目的。これに基づいて、Guan ら。 [63] さらに二次元金属炭化物（MXene）を担体として使用して、 Co2B@MXene ヘテロ接合複合材料 (図 5(a~d))。を通して 理論計算により、 ヘテロ接合界面により、Co2B から MXene への電子の移動が起こります。 この効果により、Co2B の吸着能力と触媒能力が向上します。 ポリスルフィド (図 5(a、b))。したがって、容量低下率は、 2000 サイクルで機能的に改良された Co2B@MXene セパレーターをベースにしたバッテリー サイクルあたりわずか 0.0088% です。また、硫黄添加量が 5.1 mg・cm-2 の場合でも、比容量は 5.2 mAh・cm-2 と依然として高くなります (図 5(c、d))。と比較して注目すべきは、 結晶相構造、このタイプの非晶質相金属ホウ化物 材料の準備がより優しく簡単になります。ただし、 原子・分子構造の制御性と安定性が優れています。 比較的貧弱であり、その成分を解明する上で大きな障害となっている。 微細構造の解明と硫黄への影響メカニズムの探求 電気化学反応プロセス。

図。 5 (a) Li2S4 吸着構成 Co2B および Co2B@MXene 表面、(b) における電子再分布のスキーム Co2B と MXene の間のインターフェース、(c) Co2B@MXene および他のセパレーターに基づくセルのサイクル性能、(d) Co2B@MXene セルの長期サイクル性能 [63]。 (e) 表面化学物質の捕捉の概略図 TiB2 上の多硫化物、(f) 吸着配置および (g) TiB2 上の硫黄種のエネルギー TiB2 の (001) および (111) 面、(h) 高負荷性能および (i) TiB2 ベースの硫黄電極 [63,65]

TiB2 は古典的な金属ホウ化物です。 優れた電気伝導性 (~106 Sâcm-1) があり、さまざまな分野で広く使用されています。 導電性セラミックス、精密機械加工、電気化学などの分野 デバイス。 TiB2は典型的な六方晶系構造を持ち、硬度が高く、 構造的な弾性があり、硫黄反応による体積変化に適応するのに役立ちます。 同時に、その表面には多数の不飽和構造が存在します。 リチウムとの強力な界面化学相互作用を形成すると予想される ポリスルフィド [64]、それにより良好な吸着効果と閉じ込め効果が達成されます。李 他。 [65] は、TiB2 が硫黄のホスト材料として使用されることを最初に報告しました。 陰極。図 5(e~g) に示すように、熱配合プロセス中 Ｓを添加すると、ＴｉＢ２の表面が部分的に硫化される。多硫化リチウム 反応中に生成した物質はファンデルワールス現象を介して効果的に吸着されます。 力とルイス酸塩基相互作用、このメカニズムの効果は次のとおりです。 (001) 面ではより顕著になります。得られた硫黄正極は、 1C レートで 500 サイクルの安定したサイクルと、同時に特定の 100 サイクル後も容量は 3.3 mAhâcm-2 を維持 硫黄負荷量 3.9 mg·cm-2。良いことを示した 電気化学的性能 (図 5(h, i))。 XPSの結果に基づく 解析と理論計算により優れた多硫化リチウムを実現 TiB2 の吸着効果はその表面に起因するはずです 「不動態化」メカニズム。さらに、ルー氏の研究グループ [66] 多硫化リチウムに対する TiB2、TiC、TiO2 の吸着効果を比較しました。 対応する化学物質間の競合メカニズムを調査しました。 吸着と溶媒和脱着。結果は、ホウ素の含有率が低いことを示しています。 電気陰性度により、TiB2 はより強力な吸着能力を持ち、 溶媒和力の弱いエーテル系電解質を使用すると、効果的に改善できます。 硫黄の利用を促進し、電気化学反応の可逆性を高めます。 この観点から、TiB2 は多機能の構築にも使用されています。 セパレーター [67]、活性物質を効率的に吸着、固定し、再利用します。 材料を使用し、バッテリーサイクルの安定性を大幅に向上させます。容量 0.5C で 300 サイクル後も初期値の 85% を維持できます。

MoB は TiB2 と同様に優れた導電性を持ち、 そしてその固有の二次元構造は、 吸着サイトを形成しており、優れた硫黄カソード触媒となることが期待されています。 [68]。テキサス大学オースティン校のマンティラム研究グループ [69] Snを還元剤として使用し、MoBナノ粒子を合成しました。 固相法は、優れた吸着能力と触媒能力を示しました。 多硫化リチウム。 MoB は高い電子伝導率 (1.7 × 105 Sâm-1) を備えており、硫黄に電子を迅速に供給できます。 反応;同時に、MoB の親水性表面特性は、 電解質の湿潤を促進し、リチウムイオンの迅速な輸送を助けます。 これにより、電解質が希薄な状態でも活物質を確実に利用できるようになります。 条件;さらに、ナノサイズの MoB は触媒活性物質を完全に露出させることができます。 電子不足のホウ素原子によってサイトが誘導され、材料が 優れた本質的および見かけの触媒活性の両方。これらの利点を踏まえて、 MoB を少量添加しても、大幅に改善することができます。 電気化学的性能を発揮し、かなりの実用性を示します。結果として得られる バッテリーは 1,000 サイクル後の容量低下が 1 サイクルあたりわずか 0.03% です 1Cレートで。硫黄負荷量が 3.5 mg·cm-2 の場合、 電解質/硫黄比 (E/S) 4.5 mL·g-1、 優れたソフトパッケージバッテリーサイクル性能を実現しました。さらに、 Nazar 研究グループ [70] は、電気化学反応として軽量の MgB2 を使用しました。 多硫化リチウムの変換媒体。 B と Mg の両方が可能であることがわかりました。 ポリスルフィドアニオンの吸着サイトとして機能し、電子伝達を強化し、 また、高硫黄負荷 (9.3 mg·cm-2) で優れたサイクル安定性を実現します。

これらの作品は、 硫黄改善における金属ホウ化物の有効性と優位性 電気化学反応。ただし、金属酸化物などの系と比較すると、 金属ホウ化物に関する研究報告はまだ比較的少ない。 リチウム硫黄電池の材料と関連メカニズムの研究 も拡大・深化する必要がある。また、結晶性金属ホウ化物 通常、構造強度が高く、準備プロセスには次のことが必要です。 高いエネルギー障壁を越え、高温、高圧、 その他の過酷な条件により、研究と応用が制限されます。したがって、 シンプル、マイルド、効率的な金属ホウ化物の合成法の開発 金属ホウ化物研究の重要な方向性でもある。

2.4 非金属ホウ化物

金属ホウ化物に比べ、非金属 ホウ化物は通常、密度が低く軽いため、 高エネルギー密度電池の開発。ただし、導電性が低いため、 硫黄電気化学の効率と反応速度に対する抵抗を生み出す 反応。現在、研究者たちは構築において一定の進歩を遂げています。 非金属ホウ化物をベースとしたリチウム硫黄電池用硫黄固定材 窒化ホウ素、炭化ホウ素、リン化ホウ素、硫化ホウ素を含む [71, 72、73].

窒化ホウ素（BN）と炭化ホウ素（BC） は、最も代表的で広く研究されている 2 つの非金属ホウ化物です。 BNは 窒素原子とホウ素原子が交互に結合して構成されており、主に 六方晶、三方晶、立方晶、リューライトの 4 つの結晶形が含まれます [74]。の間で 六方晶窒化ホウ素（h-BN）は、幅広い特性を示します。 バンドギャップ、高い熱伝導率、優れた熱的および化学的安定性による グラファイト状の二次元構造と局所的な電子分極 特徴 [75,76] 。 B-N 構造は明らかな極性特性を持っています 多硫化リチウムに対して強力な化学吸着能力を持っています。で 同時に、表面の化学的特性は次の方法で制御できます。 元素ドーピングとトポロジカル欠陥構築により、安定性を確保します。 ポリスルフィドの分子構造を変化させ、吸着力を向上させます。 [77]。この考えに基づいて、Yi et al. [78] は窒素の少ない数層を報告した。 硫黄陰極のホスト材料として窒化ホウ素 (v-BN) を使用します (図 6(a))。 研究によると、v-BN の陽性空孔は、 多硫化物を固定して変形させるだけでなく、拡散と移動も促進します リチウムイオンの。オリジナルの BN と比較して、v-BN ベースのカソードは高い 0.1C での初期容量 (1262 vs 775 mAhâg-1)、および容量 1C で 500 サイクル後の減衰率は、1 サイクルあたりわずか 0.084% です。良いことを示す サイクリングの安定性。さらに、He et al. [79] O ドーピングによりさらに効果が得られることを発見しました。 BN 表面の化学極性を改善し、材料の形成を誘導します。 比表面積が大きくなり、同時に固有の比表面積と比表面積が向上します。 見かけの吸着特性。

図。 6 (a) TEM 像と概略原子構造 v-BN[78]; (b) g-C3N4/BN/グラフェン複合イオンシーブのスキームと (c) 対応する Li-S 電池サイクル性能 [80]。 (d) BN/Celgard/カーボン三層セパレータの概略図と光学画像、 (e) 対応するセルサイクリング性能[83]。 (f) スキームおよび (g) B4C@CNF および B4C ナノワイヤのモデルの SEM 画像、(h) 上の Li2S4 吸着エネルギー B4C[87] のさまざまな側面

BN材は化学的に優れていますが、 吸着特性があり、それ自体の導電性が低いため、反応性がありません。 チャージ転送。したがって、導電性を備えた複合構造の設計は、 材料の総合的な吸着力をさらに向上させる重要な方法です。 そして触媒性能。これを考慮して、Deng et al. [80] をデザインしました。 グラファイト状窒化炭素 (g-C3N4)、BN、および リチウム硫黄電池の多機能中間層としてのグラフェン (図6(b))。そのうち、g-C3N4 にある 0.3 nm サイズの規則的イオンチャネル この構造は多硫化物を効果的にブロックし、リチウムイオンを通過させることができます。 を通して。 BNは反応触媒として働き、次の変換を促進します。 多硫化物、グラフェンは内蔵集電体として機能し、 優れた長距離伝導性。 。これらの相乗効果により、 3 つの 2 次元コンポーネントからなるバッテリーは、安定したサイクルが可能です。 6 mg·cm-2 の高硫黄負荷および 1C のレートで 500 サイクル以上 (図 6(c))。さらに、研究者らは、 BNナノシート/グラフェン複合フィルムの薄層を表面に適用しようとしました より単純かつ直接的な形式の保護層としてのカソードの表面 [81,82]。リチウムの溶解と拡散を効果的に抑制します。 多硫化物を添加し、比容量とサイクルを大幅に向上させます。 硫黄陰極の安定性。 3C で 1000 サイクルの間、容量は 減衰率は 1 サイクルあたりわずか 0.0037% です。興味深いことに、ウンギュ・パイク 漢陽大学の研究グループ [83] は、別のアイデアの組み合わせを採用しました BN/セルガード/カーボンサンドイッチによる多機能セパレーターの構築 構造。図 6(d) に示すように、炭素質層と BN 層は、 正極側と負極側にそれぞれコーティング 普通のセパレータ。このうち、カーボン層とBN層は接合することができる。 多硫化リチウムのシャトルをブロックし、表面への拡散を制限します。 負極の。同時に、ネガ上のBN層 電極側もリチウム樹枝状結晶の成長を制限します。このおかげで 協調保護機構により、バッテリーの容量保持力が高くなります。 率 (76.6%) および比容量 (780.7 mAhâg-1) 0.5℃で250サイクル後。通常のセパレーターよりも大幅に優れており、 純炭素修飾セパレーター (図 6(e))。

Nと比較して、Cは低い 電気陰性度なので、B と C の電気陰性度の差は次のようになります。 小さいため、B-C 構造の化学極性が他の構造に比べて弱くなります。 N-C。しかし同時に、B-C 構造における電子の非局在化は 強化され、導電性が向上します [84,85]。したがって、BC は一般に次のようになります。 BN と比較的相補的な物理的および化学的特性。低いです 密度、比較的良好な導電性、良好な触媒特性を備えており、 エネルギー分野での応用の可能性が有望である [86]。ルオら。 [87] 成長した カソードホストとして炭素繊維上のその場で炭化ホウ素ナノワイヤー (B4C@CNF) 材料(図6(f~h))。中でもB4Cは効率よく吸着・閉じ込めます。 B-S結合によるポリサルファイド。同時に、そのカーボンファイバーは導電性を備えています。 ネットワークは吸着された硫黄の迅速な変換を助け、反応を改善します。 動力学。得られた硫黄正極は、500 時間放置後の容量維持率が 80% です。 高い硫黄含有量（質量分率）下でも安定したサイクルを実現できます。 70%）および負荷容量（10.3 mg·cm-2）。ソングら。 [88] B4C の周囲に超閉じ込められた硫黄ホスト構造を構築しました。構造 柔軟なマトリックスとして活性化された多孔質綿織物カーボンを使用、B4C 活性骨格としてナノファイバーを使用し、還元酸化グラフェンをさらに使用 コーティング。物理的閉じ込めと化学的閉じ込めを効率的に組み合わせて、 有効成分の損失が少なく、優れたサイクル安定性を実現します。を考慮して B4C の優れた吸着特性と触媒特性、Zhao の研究グループ [89] B4C ナノ粒子をカーボンファイバークロスに均一に分散 効率的に分散および露出させるためのその場触媒支援成長法 アクティブサイト。得られた硫黄正極の初期容量は最大 1415 です。 3.0 mg・cm-2 の負荷で mAh・g-1 (0.1C) および 1C で 3000 サイクルの超長寿命であり、良好なアプリケーションの見通しを示しています。

上記からわかることは、 非金属ホウ化物はリチウムに対して優れた吸着効果と触媒効果を発揮します。 多硫化物ですが、その導電性は比較的低く、導電性キャリアです。 硫黄の電気化学反応を助けるために依然として必要です。その中で、 隣接する N 原子と C 原子の電子構造の違いにより、BN と BC 材料には、次の点で独自の長所と短所があります。 導電性と多硫化リチウムとの相互作用。これを考慮して、 硫化ホウ素、リン化ホウ素、酸化ホウ素などと組み合わせると、このタイプの 非金属ホウ化物は、研究のための優れたキャリアおよびプラットフォームとして使用できます。 局所的な化学極性構造と間の構造活性関係 吸着触媒能力。さらなる体系化が期待される 相関と分析は、関連する微視的な反応を理解するのに役立ちます プロセス、材料の微細構造を制御し、 電池の電気化学的性能。また、さらなる応用としては、 リチウム硫黄電池用の非金属ホウ化物の開発は依然として必要です。 準備の改善と最適化に頼っています。シンプルな開発 とマイルドな調製技術を開発しながら、 より高い固有導電率とより効率的な複合材料の設計 導電性、吸着性、触媒作用のバランスをとり、考慮する 効果

3 結論

要約すると、リチウム硫黄電池には次のような特徴があります。 多電子移動反応による高い理論的エネルギー密度。 しかし、それらの変換反応機構と本質的な弱点は、 活物質の導電性が利点の実現を妨げます。 ホウ素ベースの材料は独特の物理的および化学的特性を持ち、 電気化学的特性。ターゲットを絞った設計と合理的な適用は、 リチウム硫黄電池のシャトル効果を軽減する効果的な方法と 反応速度と可逆性を改善します。彼らは急速に発展しました 近年。しかし、ホウ素ベースの材料の研究と応用は、 リチウム硫黄電池はまだ初期段階にあり、材料構造は 電池の電気化学反応に対する設計とその作用メカニズム プロセスをさらに開発し、調査する必要があります。素材を組み合わせる の特徴と上記の研究の進展から、著者は次のように考えています。 リチウム硫黄電池におけるホウ素ベースの材料の将来の開発は、 次の指示にさらに注意を払ってください:

1) 材料の合成。合成 調製は、上記のホウ素ベースが直面する一般的な問題です。 材料。よりシンプルで、よりマイルドで、より多くの機能を開発することが緊急に必要です。 メカニズムの材料基盤を提供する効率的な材料調製方法 研究と応用の促進。その中で、アモルファスの調製は、 液相還元法による金属ホウ化物は有望な開発である 方向。同時に、その利点と経験を活かして、 ソルボサーマルまたは溶融塩に基づく合成ルートの探索と開発 この方法は、ホウ素ベースの調製のための新しいアイデアも提供する可能性があります。 材料。さらに、ホウ化物の製造プロセス中に、特別な ナノ構造とその制御と設計に注意を払う必要がある。 界面反応特性のニーズを満たす安定性 リチウム硫黄電池

2) メカニズムの探索。ホウ素系 材料は独特で豊かな表面化学的特性を持っています。現場で ホストとゲストをさらに研究するには、特徴付け手法を使用する必要があります。 ホウ素ベースの材料と多硫化物の間の相互作用。特別な注意 表面の不可逆的な硫酸化、自己電気化学的に支払う必要があります。 酸化や還元などの反応を行い、決定的な構造因子を明らかにします。 吸着能力と触媒能力を分析し、理論的なガイダンスと ターゲットを絞った設計と材料開発の基礎。さらに、 代表的なアモルファス金属ホウ化物は特別な費用を支払う必要があります 微細構造とそれに関連する物理的構造の違いに注意を払う 非晶質ホウ化物と結晶質ホウ化物の間の化学的性質を調整し、協力する 対応する構造解析と特性の開発 特性解析技術。間の相互作用を推測することは避けてください。 アモルファス材料、多硫化リチウムおよびその反応プロセスのみに基づく 結晶構造について。

3) パフォーマンス評価。を最適化するには、 硫黄表面積を増加させながら、材料および電池の評価システムを構築する ロード時には、次のような主要なパラメータの調整にさらに注意を払う必要があります。 電極の厚さと気孔率を調整して品質を同時に向上させます 電極の体積エネルギー密度。さらに、 低電解質投与量 (E/S<5 mL・g-1S) および低い負/正電極容量比 (N/P<2) の条件下での電気化学的特性をさらに調査しました。同時に、実験室用ボタン電池から円筒形またはフレキシブルパッケージング電池の実際の生産に至るまで、増幅効果と関連する科学的および工学的問題を調査し、電池レベルの性能競争力の合理的かつ包括的な評価を行います。リチウム硫黄電池の商業開発のためのガイダンスと参考資料を提供します。

要約すると、この記事の焦点は次のとおりです ホウ素ベースの材料とボロフェンの最新の研究の進歩をレビューします。 ホウ素原子ドープ炭素、リチウム硫黄中の金属ホウ化物および非金属ホウ化物 バッテリーシステム。同僚に参考やインスピレーションを与えることができれば幸いです。 の分野におけるホウ素ベースの材料の開発と応用を拡大する。 新エネルギーの創出とリチウム硫黄電池の実用化開発を推進する。

参考文献

[1] ダン B、カマス H、タラスコン JM. グリッド用の電気エネルギー貯蔵: さまざまな選択肢があります。科学、 2011,334(6058):928-935.

[2] ARICO A S、BRUCE P、SCROSATI B、他。 高度なエネルギー変換および貯蔵デバイス用のナノ構造材料。 ネイチャー マテリアルズ、2005、4(5):366-377.

[3] LIANG Y R、ZHAO C Z、YUAN H、他。あ 携帯電子機器用の充電式バッテリーのレビュー。インフォマット、 2019、1(1):6-32.

[4] GOODENOUGH J B、PARK K S. リチウムイオン 充電式バッテリー：視点。アメリカ化学会誌、 2013,135(4):1167-1176.

[5] TARASCON JM、ARMAND M. 問題と 充電式リチウム電池が直面する課題。ネイチャー、2011、414:171-179.

[6] JIN GY、HE H C、WU J、他。 リチウム正極の硫黄ホストとしてのコバルトドープ中空炭素骨格 硫黄電池。無機材料ジャーナル、2021、36(2):203-209.

[7] FANG R、ZHAO S Y、SUN Z H、他。もっと 信頼性の高いリチウム硫黄電池：現状、解決策、展望。高度な 資料、2017、29(48):1606823.

[8] HU J J、LI GR、GAO X P. 現在 リチウム硫黄電池の現状、問題点、課題。ジャーナル 無機材料、2013、28(11):1181-1186.

[9] LI GR、WANG S、ZHANG YN、他。 リチウム硫黄電池における多硫化物の役割を再考します。高度な 資料、2018、30(22):1705590.

[10] PENG H J、HUANG J Q、ZHANG Q. レビュー 柔軟なリチウム硫黄および類似のアルカリ金属カルコゲンの充電可能 電池。 Chemical Society Reviews、2017、46(17):5237-5288.

[11] JANA M、XU R、CHENG X B、他。 リチウム硫黄電池用の二次元ナノ材料の合理的設計。 エネルギーと環境科学、2020、13(4):1049-1075.

[12] HE JR、マンティラム A. リチウム硫黄電池の電極触媒の現状と課題。エネルギー ストレージマテリアル、2019、20:55-70.

[13] SEH Z W、SUN YM、ZHANG Q F、他。 高エネルギーリチウム硫黄電池の設計。化学会レビュー、 2016,45(20):5605-5634.

[14] JI XL、EVERS S、BLACK R、他 多硫化物リザーバーを使用したリチウム硫黄正極の安定化。自然 コミュニケーションズ、2011、2:325.

[15] ZHANG Z、KONG L L、LIU S、他。あ 3Dグラフェンナノシート@カーボンをベースとした高効率硫黄/炭素複合材 リチウム硫黄電池の正極としてのナノチューブマトリックス。先進エネルギー 資料、2017,7(11):1602543.

[16] XU W C、PAN X X、MENG X、他。あ 超微粒子窒化バナジウムを含む導電性硫黄保持材料 高性能リチウム硫黄電池用のナノ粒子。エレクトロキミカ アクタ、 2020,331:135287.

[17] LIU Y T、LIU S、LI GR 他。高い 体積エネルギー密度重金属酸化物と触媒金属酸化物を使用した硫黄陰極 リチウム硫黄電池のホスト。アドバンストサイエンス、2020、7(12):1903693.

[18] CHEN H H、XIAO Y W、CHEN C、他。 リチウムのシャトル効果を軽減するための導電性 MOF 改良セパレーター 濾過法による硫黄電池。 ACS アプライド マテリアルズ & インターフェース、2019、11(12):11459-11465.

[19] YOO J、CHO S J、JUNG GY 他 分子的に設計された階層的多孔質化学トラップとしての CNT ネット上の COF ネット リチウム硫黄電池の多硫化物用。ナノレター、 2016,16(5):3292-3300.

[20] HU Y、LIU C. の紹介 有機ホウ素化合物の 1,2-移行。大学化学、 2019,34(12):39-44.

[21] SOREN K M、SUNING W. ホウ素系 刺激に反応する素材。 Chemical Society Reviews、2019、48(13):3537-3549.

[22] HUANG Z G、WANG SN、DEWHURST R D 他 アル。ホウ素: エネルギー関連のプロセスおよび用途におけるホウ素の役割。アンゲワンテ Chemie 国際版、2020、59(23):8800-8816.

[23] ZHU Y H、GAO S M、HOSMANE N S. ホウ素を強化した先進のエネルギー材料。インオルガニカ チミカ アクタ、 2017,471:577-586.

[24]カーン K、タリーン A K、アスラム M、他。 の合成、特性、および新しい電極触媒への応用 2D-ボロフェンキセン。固体化学の進歩、2020、59:100283.

[25] RAO D W、LIU X J、YANG H 他 ボロフェンベースのカソードと電解質の間の界面競合 リチウム硫黄電池の多硫化物固定化。ジャーナル 材料化学 A、2019、7(12):7092-7098.

[26] JIANG H R、SHYY W、LIU M、他。 潜在的なアンカー材料としてのボロフェンと欠陥ボロフェン リチウム硫黄電池: 第一原理研究。材料ジャーナル 化学 A、2018、6(5):2107-2114.

[27] ZHANG CY、HE Q、CHU W、他。 遷移金属をドープしたボロフェン - グラフェンのヘテロ構造により堅牢性を実現 ポリスルフィドアンカーリング：第一原理研究。応用表面科学、 2020,534:147575.

[28] ZHANG L、LIANG P、SHU H B、他。 リチウム硫黄電池の効率的な硫黄ホストとしてのボロフェン: シャトル効果と導電性の向上。物理化学ジャーナル C、 2017,121(29):15549-15555.

[29] グリクスティ S、ムケルジー S、シン C V. 印象的なリチウム硫黄電池の正極としての二次元ホウ素 材料。エネルギー貯蔵材料、2018、13:80-87.

[30] MANNIX A J、ZHOU X F、KIRALY B、他。 ボロフェンの合成: 異方性の二次元ホウ素多形。 サイエンス、2015、350(6267):1513-1516.

[31] FENG B J、ZHANG J、ZHONG Q、他。 二次元ボロンシートの実験的実現。自然化学、 2016,8(6):564-569.

[32] パラノウィッチ JP、トーマス A. ドーピング 窒素を超える炭素: 高度なヘテロ原子ドープ炭素の概要 エネルギー用途向けのホウ素、硫黄、リン。エネルギー ＆ 環境科学、2013、6(10):2839-2855.

[33] WANG H B、MAIYALAGAN T、WANG X. レビュー 窒素ドープグラフェンの最近の進歩: 合成、特性評価、 その潜在的な応用例。 ACS 触媒、2012、2(5):781-794.

[34] XIE Y、MENG Z、CAI T W、他。効果 硫黄リチウムの陰極として使用されるグラフェンエアロゲルへのホウ素ドーピング バッテリー。 ACS アプライド マテリアルズ & インターフェイス、2015、7(45):25202-25210.

[35] SHI PC、WANG Y、LIANG X、他。 同時にホウ素ドープグラフェンシートを剥離して硫黄をカプセル化します。 リチウム硫黄電池への応用。 ACS 持続可能な化学と エンジニアリング、2018、6(8):9661-9670.

[36] YANG L J、JIANG S J、ZHAO Y 他。 酸素用の金属を含まない電極触媒としてのホウ素ドープ カーボン ナノチューブ 還元反応。アンゲヴァンテ・ケミー国際版、 2011,50(31):7132-7135.

[37] AI W、LI J W、DU Z Z 他。デュアル ホウ素ドープ多孔質炭素球/グラフェンハイブリッドへの多硫化物の閉じ込め 先進のLi-Sバッテリー向け。ナノリサーチ、2018、11(9):4562-4573.

[38] YANG C P、YIN Y X、YE H、他。 硫黄/炭素陰極に対するホウ素ドーピングの影響に関する洞察 リチウム硫黄電池。 ACS アプライド マテリアルズ & インターフェース、 2014,6(11):8789-8795.

[39] XU C X、ZHOU H H、FU C P 他。 ホウ素ドープ解凍カーボンナノチューブ/硫黄の水熱合成 高性能リチウム硫黄電池用の複合材料。エレクトロキミカ アクタ、 2017、232:156-163.

[40] HAN P、マンチラム A. ホウ素-および 高性能を実現する窒素ドープ還元酸化グラフェンコーティングセパレーター リチウムS電池。ジャーナル オブ パワー ソース、2017、369:87-94.

[41] HOU T Z、CHEN X、PENG H J、他。 強力な固定を実現するためのヘテロ原子ドープ ナノカーボンの設計原理 リチウム硫黄電池用多硫化物の開発。小、2016、12(24):3283-3291.

[42] XIONG D G、ZHANG Z、HUANG XY 他 B/N共ドープ階層的多孔質におけるポリスルフィドの閉じ込めを強化する 安定したLi-S電池のためのルイス酸塩基相互作用を介したカーボンナノシート。 エネルギー化学ジャーナル、2020、51:90-100.

[43] YUAN SY、BAO JL、WANG LN、他。 グラフェンでサポートされた窒素とホウ素が豊富な炭素層により改善 化学吸着の強化によるリチウム硫黄電池の性能 多硫化リチウム。先端エネルギー材料、2016、6(5):1501733.

[44] CHEN L、FENG JR、ZHOU HH、他。 窒素、ホウ素を共ドープした曲面グラフェンの水熱調製 高性能リチウム硫黄用のドーパント量が多いナノリボン バッテリーの陰極。 Journal of Materials Chemistry A、2017、5(16):7403-7415.

[45] JIN C B、ZHANG W K、ZHUANG ZZ、他。 ホウ素と酸素を二重ドープした多層膜を使用して硫化物の化学吸着を強化 先進的なリチウム硫黄電池用のカーボン ナノチューブ。材料ジャーナル 化学 A、2017、5(2):632-640.

[46] ウラ S、デニス P A、佐藤 F. 珍しい ナトリウムとカリウムの吸着エネルギーの増強 硫黄-窒素およびシリコン-ホウ素共ドープグラフェン。 ACSオメガ、 2018,3(11):15821-15828.

[47] ZHANG Z、XIONG D G、SHAO A H 他 金属コバルトとN/Bヘテロ原子を多孔質カーボンナノシートに統合 リチウム硫黄電池用の効率的な硫黄固定剤として。炭素、 2020,167:918-929.

[48] WANG P、KUMAR R、SANKARAN EM、他。 高圧で合成された二ホウ化バナジウム (VB2): 弾性、機械的、 電子特性、磁気特性、熱安定性。無機化学、 2018,57(3):1096-1105.

[49] HE G J、LING M、HAN XY 他。 高性能を実現するコアシェル構造の自立型電極 スーパーキャパシタ。エネルギー貯蔵材料、2017、9:119-125.

[50] WANG C C、AKBAR S A、CHEN W、他。 高温酸化物、ホウ化物、炭化物、および 窒化物。ジャーナル オブ マテリアルズ サイエンス、1995、30(7):1627-1641.

[51] XIAO Z B、YANG Z、ZHANG L J、他。 高硫黄担持、超高速、 そして長寿命のリチウム硫黄電池。 ACS Nano、2017、11(8):8488-8498.

[52] WANG L J、LIU F H、ZHAO B Y 他 電極材料としてMoS2ナノシートを充填したカーボンナノボウル スーパーキャパシタ。 ACS アプライド ナノ マテリアルズ、2020、3(7):6448-6459.

[53] バラック J、リンネマン J、ジョーマン T、他 アル。先進的なリチウム硫黄電池用の金属ベースのナノ構造材料。 ジャーナル オブ マテリアルズ ケミストリー A、2018、6(46):23127-23168.

[54] ベンドール L、シモニー Y. クリスタル 純粋な物質の構造、磁化率、電気伝導率 NiO ドープ MoO2 および WO2。材料研究紀要、1974、9(6):837-44.

[55] サムソノフ G. é¾çååç©æå. å丸:ä¸å½å·¥ä¸åºç社、1965: 1-147.

[56] FENG L S、QUN C X、LIN M Y 他。 リチウムイオン電池の負極材料としてのNb系酸化物。進捗状況 化学、2015、27(2/3):297-309.

[57] TAO Q、MA S L、CUI T、他。 機能性遷移金属ホウ化物の構造と性質。アクタ フィジカ シニカ、2017、66(3):036103.

[58] SHEN Y F、XU C、HUANG M、他。 ホウ素クラスター、ボラン、金属ドープホウ素化合物の研究の進歩。 化学の進歩、2016、28(11):1601-1614.

[59] GUPTA S、PATEL M K、MIOTELLO A、他。 電気化学的水分解用の金属ホウ化物ベースの触媒: レビュー。 先端機能材料、2020、30(1):1906481.

[60] WU F、WU C. 新品二次電池 多電子反応の概念に基づいて、その鍵となる材料を解明します。 中国科学紀要、2014、59(27):3369-3376.

[61] GUAN B、FAN L S、WU X、他。の 合成が容易になり、リチウム硫黄電池の性能が向上します。 アモルファスホウ化コバルト (Co2B)@グラフェン複合カソード。材料ジャーナル 化学 A、2018、6(47):24045-24049.

[62] GUAN B、ZHANG Y、FAN L S、他。 Co2B@CNTによる「相乗吸着効果」によりポリスルフィドをブロック 超高速性能と堅牢なリチウム硫黄バッテリー。 ACSナノ、 2019,13(6):6742-6750.

[63] GUAN B、SUN X、ZHANG Y、他。の ホウ化コバルト内の界面電子相互作用の発見@MXene 高性能リチウム硫黄電池。中国語の化学文字、 2020,32(7):2249-2253.

[64] BASU B、RAJU GSURI A. 加工と モノリシック TiB2 ベースの材料の特性。国際材料レビュー、 2006、51(6):352-374.

[65] LIC C、LIU X B、ZHU L、他。 先進的な硫黄ホストとしての導電性と極性のホウ化チタン リチウム硫黄電池。材料の化学、2018、30(20):6969-6977.

[66] LI Z J、JIANG HR、LAIN C、他。 硫黄触媒変換のための効果的な溶媒-触媒界面の設計 リチウム硫黄電池で。材料ミストリー、2019、31(24):10186-10196.

[67] JIN L M、NI J、SHEN C、他。 多機能セパレータ改質剤としての金属導電性 TiB2 改良されたリチウム硫黄電池。ジャーナル オブ パワー ソース、2020、448:227336.

[68] WU R、XU H K、ZHAO Y W、他。 ボロフェン様ホウ素サブユニットが挿入された MoB2 のモリブデン骨格により、 安定性と速効性の Li2S6 ベースのリチウム硫黄電池。エネルギー貯蔵 資料、2020、32:216-224.

[69] HE JR、BHARGAV A、マンティラム A. ホウ化モリブデンは、ポリスルフィド酸化還元の効率的な触媒として、 高エネルギー密度のリチウム硫黄電池。先端材料、 2020,32(40):2004741.

[70] PANG Q、KWOK C Y、KUNDU D、他。 軽量の金属性 MgB2 がポリスルフィドの酸化還元を媒介し、優れた効果を発揮します 高エネルギー密度のリチウム硫黄電池。ジュール、2019、3(1):136-148.

[71] YU T T、GAO P F、ZHANG Y、他。 リチウム硫黄の潜在的なアンカー材料としてのリン化ホウ素単層 電池: 第一原理研究。応用表面科学、2019、486:281-286.

[72] JANA S、THOMAS S、LEE CH、他。 B3S 単層：リチウムイオン用高性能負極材料の予測 電池。 Journal of Materials Chemistry A、2019、7(20):12706-12712.

[73] SUN C、HAI C X、ZHOU Y、他。非常に 前処理されたケッチェンブラック上でその場で成長した触媒窒化ホウ素ナノファイバー リチウム硫黄電池の性能を向上させるための正極。 ACS適用済み エネルギー材料、2020、3(11):10841-10853.

[74] アレナル R、ロペス・ベザニラ A. ボロン 窒化物材料: 0D から 3D (ナノ) 構造までの概要。ワイリー Interdisciplinary Reviews-Computational Molecular Science、2015、5(4):299-309.

[75] JIANG X F、WENG Q H、WANG X B、他。 窒化ホウ素の製造と応用に関する最近の進歩 ナノマテリアル: レビュー。材料科学技術ジャーナル、 2015,31(6):589-598.

[76] プラカシュ A、ネハテ S D、スンダラム KB。 窒化ホウ素炭素ベースの金属 - 絶縁体 - 金属の過酷な紫外線検出器 環境アプリケーション。オプティクスレターズ、2016、41(18):4249-4252.

[77] ZHAO YM、YANG L、ZHAO JX 他。どうやって 不活性窒化ホウ素ナノシートを活性化し、 リチウム硫黄電池用の多硫化物: 計算による研究。物理的な 化学化学物理学、2017、19(28):18208-18216.

[78] YI Y K、LI HP、CHANG H H、他。 促進のために設計された窒素空孔を備えた数層の窒化ホウ素 リチウム硫黄電池の正極マトリックスとしての多硫化物の変換。 化学、2019、25(34):8112-8117.

[79] HE B、LI W C、ZHANG Y、他。 単斜晶系硫黄ホストとしてのパラジェネシス BN/CNT ハイブリッド 超長寿命のリチウム硫黄バッテリー。材料化学ジャーナル A、 2018,6(47):24194-24200.

[80] DENG DR、BAI CD、XUE F、他。 Li-Sの中間層として2D材料で構築された多機能イオンふるい 電池。 ACS アプライド マテリアルズ & インターフェイス、2019、11(12):11474-11480.

[81] SUN K、GUO P Q、SHANG X N 他 効率的なメソポーラスホウ素炭素窒化物/グラフェン修飾セパレーター 安定性の高いリチウム硫黄電池用の多硫化物バリア。ジャーナル 電気分析化学、2019、842:34-40.

[82] FAN Y、YANG Z、HUA W X、他。 機能化窒化ホウ素ナノシート/グラフェン中間層により、高速かつ 長寿命のリチウム硫黄電池。先端エネルギー材料、 2017,7(13):1602380.

[83] KIM P J H、SEO J、FU K 他。 BN-カーボンセパレーターの相乗保護効果により高い安定性を実現 リチウム硫黄電池。 NPG アジア マテリアルズ、2017、9(4):e375.

[84] プラマニック A、デイ P P、DAS P K. スパークプラズマの微細構造、相および電気伝導度の解析 WEDM で機械加工された焼結炭化ホウ素。セラミックスインターナショナル、 2020,46(3):2887-2894.

[85] YEGANEH M、SARAF H H、KAFI F、他。 振動、電子、光学の第一原理研究 グラフェン状炭化ホウ素の特性。ソリッドステート通信、 2020,305:113750.

[86] CHANG Y K、SUN X H、MA M D 他 エネルギー貯蔵における硬質セラミック材料 B4C の応用: 設計 B4C@C フレキシブルな全固体マイクロ電極用のコアシェルナノ粒子 超高サイクル性を備えたスーパーキャパシタ。ナノエネルギー、2020、75:104947.

[87] LUO L、CHUNG SH、ASL HY 他。 二機能正極基板を備えた長寿命リチウム硫黄電池 炭化ホウ素ナノワイヤーで構成されています。先端材料、 2018,30(39):1804149.

[88] SONG N N、GAO Z、ZHANG YY 他。 B4C ナノスケルトン対応の柔軟なリチウム硫黄電池。ナノエネルギー、 2019,58:30-39.

[89] ZHANG R H、CHI C、WUM C、他。あ 適切に分散されたB4Cで作られた正極によって実現された長寿命Li-Sバッテリー ナノ粒子で装飾された活性綿繊維。ジャーナル・オブ・パワー・ソース、 2020,451:227751.