A Catalytic Electrolyte Additive Modulating Molecular Orbital Energy Levels of Lithium Polysulfides for High-Performance Lithium–Sulfur Batteries

电解质 材料科学 锂(药物) 催化作用 硫黄 锂硫电池 金属锂 无机化学 电极 化学 有机化学 物理化学 医学 冶金 内分泌学
作者
Jing Liu,Yuhao Zhou,Zhenxue Xiao,Xiaozhe Ren,Sheng Liu,Tianying Yan
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:15 (48): 55608-55619 被引量:13
标识
DOI:10.1021/acsami.3c10163
摘要

Lithium-sulfur (Li-S) batteries have ultrahigh theoretical specific capacity, but the practical application is hindered by the severe shuttle effect and the sluggish redox kinetics of the intermediate lithium polysulfides (LiPSs). Effectively enhancing the conversion kinetics of LiPSs is essential for addressing these issues. Herein, the redox kinetics of LiPSs are effectively improved by introducing 6-azauracil (6-AU) molecules to the organic electrolyte to modulate the molecular orbital energy level of LiPSs. The 6-AU as a soluble catalyst can form complexes with LiPSs via Li-O bonds. These complexes are liable to transform because of the elevated HOMO and the reduced LUMO energy levels as compared to the dissociative LiPSs, resulting in small energy gaps (Egap) and exhibiting stronger redox activity. Benefiting from the rapid conversion kinetics, the shuttling effect of LiPSs is alleviated to a great extent, so that sulfur utilization is improved and the lithium electrode is protected. In addition, the introduction of 6-AU modulates the deposition behavior of Li2S and eases the coverage of the cathode surface by the insulating Li2S layer. The Li-S battery containing 6-AU provides superior capacity retention of 853 mAh g-1 after 150 cycles at 0.2 C and shows remarkable high-rate performance and retains a specific discharge capacity of 855 mAh g-1 at 5 C. This study accelerates the kinetics of Li-S batteries by tuning the HOMO and LUMO energy levels of LiPSs, which opens an avenue for designing functional electrolyte additives.
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
慕青应助SCI又中了采纳,获得10
刚刚
张欢馨应助HE采纳,获得10
1秒前
hhht123完成签到 ,获得积分10
2秒前
科研通AI6.2应助小刀采纳,获得10
2秒前
2秒前
幽默盼柳完成签到 ,获得积分10
3秒前
WY发布了新的文献求助500
3秒前
3秒前
3秒前
4秒前
4秒前
PhDL1发布了新的文献求助10
5秒前
峰无坦途发布了新的文献求助10
7秒前
陶醉惋清发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
完美世界应助PANDA采纳,获得30
8秒前
song发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
9秒前
旧是发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
10秒前
开心丹雪完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
11秒前
xjiang015发布了新的文献求助10
11秒前
sw98318发布了新的文献求助10
14秒前
峰无坦途完成签到,获得积分10
14秒前
稳重的一曲完成签到,获得积分10
14秒前
15秒前
15秒前
香蕉紫翠发布了新的文献求助10
15秒前
逺書发布了新的文献求助10
17秒前
水刃木发布了新的文献求助10
17秒前
18秒前
19秒前
祎雅发布了新的文献求助10
22秒前
22秒前
情怀应助逺書采纳,获得10
22秒前
xjiang014发布了新的文献求助10
23秒前
高分求助中
Markov Chain Monte Carlo 10000
(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
Common Foundations of American and East Asian Modernisation: From Alexander Hamilton to Junichero Koizumi 5000
Pediatric Dermoscopy Trichoscopy & Onychoscopy 2030
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 610
Handbuch Trainingswissenschaft – Trainingslehre 500
Additive Manufacturing Design and Applications (ASM Handbook, Volume 24A) 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7577542
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9157320
关于积分的说明 19591056
捐赠科研通 7161423
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3265387
关于科研通互助平台的介绍 2430299
邀请新用户注册赠送积分活动 2256069