Non-encapsulation approach for high-performance Li–S batteries through controlled nucleation and growth

硫黄 材料科学 成核 纳米技术 表面能 多硫化物 化学工程 化学 电极 复合材料 有机化学 工程类 物理化学 冶金 电解质
作者
Huilin Pan,Junzheng Chen,Ruiguo Cao,Vijay Murugesan,Nav Nidhi Rajput,Kee Sung Han,Kristin A. Persson,Luis Estevez,Mark Engelhard,Ji‐Guang Zhang,Karl T. Mueller,Yi Cui,Yuyan Shao,Jun Liu
出处
期刊:Nature Energy [Nature Portfolio]
卷期号:2 (10): 813-820 被引量:388
标识
DOI:10.1038/s41560-017-0005-z
摘要

High-surface-area, nanostructured carbon is widely used for encapsulating sulfur and improving the cyclic stability of Li–S batteries, but the high carbon content and low packing density limit the specific energy that can be achieved. Here we report an approach that does not rely on sulfur encapsulation. We used a low-surface-area, open carbon fibre architecture to control the nucleation and growth of the sulfur species by manipulating the carbon surface chemistry and the solvent properties, such as donor number and Li+ diffusivity. Our approach facilitates the formation of large open spheres and prevents the production of an undesired insulating sulfur-containing film on the carbon surface. This mechanism leads to ~100% sulfur utilization, almost no capacity fading, over 99% coulombic efficiency and high energy density (1,835 Wh kg−1 and 2,317 Wh l−1). This finding offers an alternative approach for designing high-energy and low-cost Li–S batteries through controlling sulfur reaction on low-surface-area carbon. Sulfur encapsulation with nanoporous carbon is a widely adopted approach for Li–S batteries, but this often results in low sulfur utilization and low volumetric energy density. Here the authors report a non-encapsulation approach for the growth of S-containing species with low-surface-area carbon and high energy.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
雪山飞龙发布了新的文献求助10
1秒前
yangbin710发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
Gandiva发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
xuplusstar关注了科研通微信公众号
2秒前
乐乐应助xing采纳,获得10
2秒前
dan完成签到 ,获得积分20
2秒前
雨辰完成签到 ,获得积分10
2秒前
4秒前
王xingxing完成签到 ,获得积分10
4秒前
虾虾发布了新的文献求助10
5秒前
LYD发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
7秒前
风琴完成签到,获得积分10
7秒前
无奈迎波发布了新的文献求助30
7秒前
7秒前
8秒前
8秒前
Ava应助cL采纳,获得10
8秒前
眯眯眼的世界完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
科目三应助称心鸵鸟采纳,获得10
10秒前
yumu给愿好的求助进行了留言
11秒前
光亮亦竹完成签到 ,获得积分10
11秒前
Lilili完成签到,获得积分10
11秒前
tong发布了新的文献求助10
12秒前
vangayo发布了新的文献求助10
12秒前
13秒前
Gandiva完成签到,获得积分10
13秒前
14秒前
森岛的诗发布了新的文献求助10
14秒前
李爱国应助六六采纳,获得10
14秒前
14秒前
15秒前
15秒前
15秒前
15秒前
LYD完成签到,获得积分10
16秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Cronologia da história de Macau 1600
Decentring Leadership 1000
Lloyd's Register of Shipping's Approach to the Control of Incidents of Brittle Fracture in Ship Structures 1000
BRITTLE FRACTURE IN WELDED SHIPS 1000
Intentional optical interference with precision weapons (in Russian) Преднамеренные оптические помехи высокоточному оружию 1000
Atlas of Anatomy 5th original digital 2025的PDF高清电子版(非压缩版,大小约400-600兆,能更大就更好了) 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 物理化学 光电子学 细胞生物学 基因 电极 遗传学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6184364
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8011653
关于积分的说明 16663915
捐赠科研通 5283697
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2816564
邀请新用户注册赠送积分活动 1796376
关于科研通互助平台的介绍 1660883