Ultrathin Carbon-Shell-Encapsulated Cobalt Nanoparticles with Balanced Activity and Stability for Lithium–Sulfur Batteries

材料科学 催化作用 硫黄 纳米颗粒 化学工程 碳纤维 锂(药物) 电解质 涂层 硫化钴 钝化 纳米技术 电极 图层(电子) 电化学 化学 有机化学 复合数 复合材料 医学 物理化学 内分泌学 工程类 冶金
作者
Xinming Zhang,Zichen Liu,Wen Liu,Junwei Han,Wei Lv
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:15 (15): 19002-19010 被引量:12
标识
DOI:10.1021/acsami.3c01512
摘要

High-performance metal-based catalysts are pursued to improve the sluggish reaction kinetics in lithium-sulfur batteries. However, it is challenging to achieve high catalytic activity and stability simultaneously due to the inevitable passivation of the highly active metal nanoparticles by lithium polysulfides (LiPSs). Herein, we show a design with well-balanced activity and stability to solve the above problem, that is, the cobalt (Co) nanoparticles (NPs) encapsulated with ultrathin carbon shells prepared by the one-step pyrolysis of ZIF-67. With an ultrathin carbon coating (∼1 nm), the direct exposure of Co NPs to LiPSs is avoided, but it allows the fast electron transfer from the highly active Co NPs to LiPSs for their conversion to the solid products, ensuring the efficient suppression of shuttling in long cycling. As a result, the sulfur cathode with such a catalyst exhibited good cycling stability (0.073% capacity fading over 500 cycles) and high sulfur utilization (638 mAh g-1 after 180 cycles under a high sulfur mass loading of 7.37 mg cm-2 and a low electrolyte/sulfur ratio of 5 μL mg-1). This work provides insights into the rational design of a protection layer on a metal-based catalyst to engineer both high catalytic activity and stability toward high-energy and long-life Li-S batteries.
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

祝大家在新的一年里科研腾飞
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
阿kkk发布了新的文献求助10
刚刚
Orange应助Naaa采纳,获得10
刚刚
Akim应助留胡子的项链采纳,获得10
刚刚
缥缈冰巧发布了新的文献求助10
1秒前
茶博士发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
沈家宁发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
5秒前
闲听花落完成签到 ,获得积分10
5秒前
6秒前
Hello应助guan采纳,获得10
6秒前
7秒前
酷波er应助崩溃采纳,获得10
7秒前
VirgoYn完成签到,获得积分10
7秒前
大模型应助scholar丨崔采纳,获得10
7秒前
7秒前
7秒前
卫海亦发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
pkubest发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
xh完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
11秒前
gdt发布了新的文献求助10
11秒前
8282868发布了新的文献求助10
11秒前
烟雨平生应助mayufei采纳,获得10
12秒前
Joven发布了新的文献求助10
12秒前
上官若男应助缥缈冰巧采纳,获得10
12秒前
Jasper应助pyt采纳,获得10
13秒前
chen完成签到,获得积分10
14秒前
阿kkk完成签到,获得积分10
16秒前
情怀应助包容新蕾采纳,获得10
16秒前
科研通AI2S应助呆呆采纳,获得10
16秒前
何lalala完成签到,获得积分10
17秒前
风趣的涵柏完成签到,获得积分10
17秒前
广子完成签到,获得积分10
17秒前
Iwkwy完成签到,获得积分10
18秒前
mocheer完成签到,获得积分10
19秒前
高分求助中
Востребованный временем 2500
The Three Stars Each: The Astrolabes and Related Texts 1500
Les Mantodea de Guyane 800
Mantids of the euro-mediterranean area 700
有EBL数据库的大佬进 Matrix Mathematics 500
Plate Tectonics 500
Igneous rocks and processes: a practical guide(第二版) 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 内科学 物理 纳米技术 计算机科学 遗传学 化学工程 基因 复合材料 免疫学 物理化学 细胞生物学 催化作用 病理
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3410946
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3014465
关于积分的说明 8863633
捐赠科研通 2701905
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1481296
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 684774
邀请新用户注册赠送积分活动 679298