Controlled Construction of Cobalt-Doped Carbon Nanofiber–Carbon Nanotubes as a Freestanding Interlayer for Advanced Lithium–Sulfur Batteries

多硫化物 材料科学 碳纳米纤维 碳纳米管 硫黄 化学工程 阴极 纳米纤维 碳纤维 纳米颗粒 锂硫电池 静电纺丝 锂(药物) 纳米技术 复合材料 电极 电化学 电解质 化学 复合数 医学 物理化学 内分泌学 工程类 冶金 聚合物
作者
Jia Liu,Huijie Zhang,Cheng Ma,Jitong Wang,Wenming Qiao,Licheng Ling
出处
期刊:ACS omega [American Chemical Society]
卷期号:8 (48): 45232-45244 被引量:2
标识
DOI:10.1021/acsomega.3c01851
摘要

The major challenges for the realistic application of lithium-sulfur batteries (LSBs) lie in the great difficulties in breaking through the obstacles of the sluggish kinetics and polysulfides shuttle of the sulfur cathode at high sulfur loading for continuous high sulfur utilization during prolonged charge-discharge cycles. Herein, cobalt-doped carbon nanofibers containing carbon nanotubes (Co@CNF-CNT) were prepared via electrospinning and chemical vapor deposition (CVD) methods while using polyacrylonitrile (PAN) as the carbon source and cobalt nanoparticles as the catalyst. The obtained uniform thickness film with high mechanical strength can be cut and used directly as a functional freestanding interlayer for LSBs. The appearance of one-dimensional "dendritic" carbon nanotubes on the surface of carbon nanofibers not only enhanced the capture ability of lithium polysulfide (LPSs) but also further improved the conductivity of the materials and increased the electron transport path for Li2S deposition. The results show that under the synergistic effect of porous structure, nitrogen doping, cobalt nanoparticles, and high-conductivity carbon nanotubes, the Co@CNF-CNT interlayer can effectively raise the polysulfide adsorption and conversion efficiency, and provide remarkable rate performance and excellent cycling stability even at high sulfur mass loading. The LSBs with Co@CNF-CNT interlayer have a discharge capacity of 656 mAh g-1 at a high rate of 3C, and the capacity decay rate at 1C after 1000 cycles was only 0.045% per cycle. When fitted with a high sulfur loading cathode of 5.3 mg cm-2, the battery could still maintain a discharge capacity as high as 0.045% mAh g-1 after 70 cycles at 0.2C.
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
1秒前
1秒前
111完成签到,获得积分10
2秒前
斯文败类应助迷路芷波采纳,获得10
2秒前
奶味蓝发布了新的文献求助10
2秒前
赛博电子薯条完成签到 ,获得积分10
2秒前
饱满飞凤关注了科研通微信公众号
2秒前
Carollam完成签到,获得积分10
2秒前
忘了那片海完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
谨慎大船发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
123完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
5秒前
QDU发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
8秒前
123发布了新的文献求助10
9秒前
慕容博完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
科研通AI6.1应助jlk采纳,获得10
10秒前
斯文败类应助健壮的凝安采纳,获得10
10秒前
田様应助酷炫傲安采纳,获得10
10秒前
2233发布了新的文献求助10
11秒前
huanglanlan发布了新的文献求助30
11秒前
鸢雨情笺完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
12秒前
科研通AI6.4应助迷龙采纳,获得10
13秒前
我是老大应助GGGrigor采纳,获得10
13秒前
14秒前
14秒前
14秒前
赛博电子薯条关注了科研通微信公众号
14秒前
星芒发布了新的文献求助10
15秒前
科研通AI6.3应助月yue采纳,获得10
17秒前
满眼星陈完成签到,获得积分10
17秒前
华仔应助wuqs采纳,获得10
19秒前
21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
晶种分解过程与铝酸钠溶液混合强度关系的探讨 8888
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 2000
Leading Academic-Practice Partnerships in Nursing and Healthcare: A Paradigm for Change 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
The Sage Handbook of Digital Labour 600
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 600
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 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6416856
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8236000
关于积分的说明 17494098
捐赠科研通 5469701
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2889645
邀请新用户注册赠送积分活动 1866601
关于科研通互助平台的介绍 1703754