Construction of flower-like Ni-Cu@C/HC nanoparticles capable of inhibiting polysulfide shuttling for high-performance lithium-sulfur batteries

多硫化物 纳米颗粒 硫黄 化学工程 锂(药物) 锂硫电池 材料科学 化学 纳米技术 电解质 电极 冶金 电化学 物理化学 医学 工程类 内分泌学
作者
Bo Zhang,Jiaxin Qie,Wenju Wang,Yuqian Li,Yongan Cao,Yangyang Mao,Jiyuan You,Chongyang Li,Zhiming Xu
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:480: 148022-148022 被引量:13
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.148022
摘要

High-performance lithium-sulfur (Li-S) batteries show high energy density while the commercialization process has been hampered by the shuttle effect. Herein, separators with flower-like nickel-copper alloy (Ni-Cu) nanoparticles loaded on hard carbon (HC) were designed to alleviate the polysulfide shuttle. The lithium-ion (Li+) diffusion coefficients and Tafel slopes of the three separators were calculated, demonstrating that Ni-Cu@C/HC can significantly accelerate polysulfides conversion. The separation modification layer’s influence on the discharge curve was first explored using COMSOL software under linear dimensions. The lithium polysulfides (LiPSs) reaction behavior and Li+ diffusion behavior were simulated, and the voltage change mechanism of the discharge curve was elucidated. The effect of Ni-Cu@C on Li2S conversion was investigated using Galvanostatic Intermittent Titration Technique and Li2S deposition experiments. The Ni-Cu@C/HC separator constructed in this work has multiple catalytic sites and catalytic core for LiPSs, which can significantly boost the polysulfides conversion and provide a good Li+ diffusion environment, contributing to the production of high-performance Li-S batteries.
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