A high-energy and long-cycling lithium–sulfur pouch cell via a macroporous catalytic cathode with double-end binding sites

电解质 阴极 催化作用 硫黄 多硫化物 法拉第效率 纳米颗粒 材料科学 化学 电极 无机化学 锂(药物) 化学工程 纳米技术 物理化学 有机化学 冶金 内分泌学 工程类 医学
作者
Chen Zhao,Gui‐Liang Xu,Yu Zhou,Leicheng Zhang,Inhui Hwang,Yuxue Mo,Yuxun Ren,Lei Cheng,Cheng‐Jun Sun,Yang Ren,Xiaobing Zuo,Jun‐Tao Li,Shi‐Gang Sun,Khalil Amine,Tianshou Zhao
出处
期刊:Nature Nanotechnology [Nature Portfolio]
卷期号:16 (2): 166-173 被引量:573
标识
DOI:10.1038/s41565-020-00797-w
摘要

Lithium–sulfur batteries are attractive alternatives to lithium-ion batteries because of their high theoretical specific energy and natural abundance of sulfur. However, the practical specific energy and cycle life of Li–S pouch cells are significantly limited by the use of thin sulfur electrodes, flooded electrolytes and Li metal degradation. Here we propose a cathode design concept to achieve good Li–S pouch cell performances. The cathode is composed of uniformly embedded ZnS nanoparticles and Co–N–C single-atom catalyst to form double-end binding sites inside a highly oriented macroporous host, which can effectively immobilize and catalytically convert polysulfide intermediates during cycling, thus eliminating the shuttle effect and lithium metal corrosion. The ordered macropores enhance ionic transport under high sulfur loading by forming sufficient triple-phase boundaries between catalyst, conductive support and electrolyte. This design prevents the formation of inactive sulfur (dead sulfur). Our cathode structure shows improved performances in a pouch cell configuration under high sulfur loading and lean electrolyte operation. A 1-A-h-level pouch cell with only 100% lithium excess can deliver a cell specific energy of >300 W h kg−1 with a Coulombic efficiency >95% for 80 cycles. The shuttling effect in Li–S batteries can be drastically suppressed by using a single-atom Co catalyst and polar ZnS nanoparticles embedded in a macroporous conductive matrix as a cathode. Using this strategy, Li–S pouch cells show stable cycling and high energy performances.
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
刚刚
2秒前
3秒前
浮游应助bbbbbulin采纳,获得10
4秒前
等一等就是完成签到,获得积分10
5秒前
天天快乐应助舒服的依云采纳,获得10
6秒前
李健应助梁三岁采纳,获得10
7秒前
沉静的雪珍完成签到 ,获得积分10
7秒前
SMPs发布了新的文献求助10
8秒前
栖木完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
9秒前
10秒前
10秒前
10秒前
桐桐应助Mrs采纳,获得10
11秒前
11秒前
不要困完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
kale应助科研通管家采纳,获得10
14秒前
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得10
14秒前
小王发布了新的文献求助10
14秒前
彭于晏应助科研通管家采纳,获得10
14秒前
生椰拿铁发布了新的文献求助10
14秒前
华仔应助科研通管家采纳,获得30
14秒前
14秒前
NexusExplorer应助科研通管家采纳,获得10
14秒前
嘿嘿应助科研通管家采纳,获得30
14秒前
14秒前
科目三应助科研通管家采纳,获得10
14秒前
科目三应助科研通管家采纳,获得10
14秒前
脑洞疼应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
汉堡包应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
8R60d8应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
pluto应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
浮游应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
李健应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
所所应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
英俊的铭应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
16秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各位详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Les Mantodea de Guyane: Insecta, Polyneoptera [The Mantids of French Guiana] 3000
Determination of the boron concentration in diamond using optical spectroscopy 600
The Netter Collection of Medical Illustrations: Digestive System, Volume 9, Part III - Liver, Biliary Tract, and Pancreas (3rd Edition) 600
Founding Fathers The Shaping of America 500
A new house rat (Mammalia: Rodentia: Muridae) from the Andaman and Nicobar Islands 500
2025-2031全球及中国蛋黄lgY抗体行业研究及十五五规划分析报告(2025-2031 Global and China Chicken lgY Antibody Industry Research and 15th Five Year Plan Analysis Report) 400
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 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 催化作用 遗传学 冶金 电极 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4535953
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3971485
关于积分的说明 12304284
捐赠科研通 3638291
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2003081
邀请新用户注册赠送积分活动 1038650
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 928038