Double-active-site enables 2D B2S and B2S3 catalyst with suppressed shuttle effect and improved polysulfides redox kinetics in lithium-sulfur batteries: A first-principles study

催化作用 双功能 溶解 法拉第效率 材料科学 锂(药物) 氧化还原 动力学 吸附 化学工程 硫黄 极化(电化学) 化学 无机化学 纳米技术 物理化学 电化学 有机化学 电极 医学 物理 量子力学 工程类 冶金 内分泌学
作者
Longgang Li,Xianfei Chen,Yi Huang,Peicong Zhang,Dan Zhou,Guanru Zhang,Beibei Xiao
出处
期刊:Applied Surface Science [Elsevier]
卷期号:602: 154295-154295 被引量:23
标识
DOI:10.1016/j.apsusc.2022.154295
摘要

The sluggish transformation kinetics of lithium polysulfides (LiPSs) and the notorious shuttle effect induced by the emergence of highly soluble LiPSs have become the main obstacles preventing the application of lithium-sulfur batteries. The development of bifunctional catalysts capable of accelerating the LiPSs redox kinetics and anchoring these soluble LiPSs is highly desirable for achieving improved cycling performance and Coulombic efficiency. Herein, a two-dimensional B2S/B2S3 catalyst with atomically dispersed boron and sulfur sites was investigated as a potential additive to boost the anchoring of soluble LiPSs and the subsequent LiPSs transformation reaction. Based on first-principles calculations, we demonstrated that the adsorption strengths of soluble LiPSs on B2S/B2S3 monolayers are neither strong nor weak. This effectively inhibits the dissolution of LiPSs while retaining their structural integrity. Importantly, B2S/B2S3 exhibits remarkable catalytic activity toward the liquid-solid (Li2S4 to Li2S2) and solid-solid (Li2S2 to Li2S) reactions in the discharging process as well as the decomposition of Li2S in the charging process. This is crucial for achieving improved rate performance. Moreover, a high Li-ion mass transfer efficiency on B2S and B2S3 was achieved with Ebar values of 0.43 and 0.41 eV, which is beneficial for reducing diffusion-dependent polarization issues. Our results provide an alternative route for developing advanced sulfur cathode catalysts with a suppressed shuttle effect and desirable rate performance.
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
土豆应助屈春洋采纳,获得10
刚刚
2秒前
一只西辞完成签到 ,获得积分10
2秒前
英俊的铭应助DD采纳,获得10
3秒前
打打应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
任天野应助llm采纳,获得10
5秒前
李爱国应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
共享精神应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
机灵柚子应助科研通管家采纳,获得20
5秒前
橘x应助科研通管家采纳,获得30
5秒前
香蕉觅云应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
5秒前
5秒前
小二郎应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
5秒前
田様应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
5秒前
pppyrus应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
5秒前
田様应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
轻念发布了新的文献求助10
6秒前
hhhhuo完成签到,获得积分10
7秒前
任天野应助周围采纳,获得10
8秒前
8秒前
9秒前
梁锐彬发布了新的文献求助10
11秒前
envdavid发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
香蕉觅云应助季末默相依采纳,获得10
14秒前
蓝天发布了新的文献求助10
15秒前
顾矜应助熊熊采纳,获得10
16秒前
19秒前
20秒前
20秒前
21秒前
22秒前
HY发布了新的文献求助10
23秒前
战钺蟠龙发布了新的文献求助10
24秒前
科研通AI6.2应助niceday123采纳,获得10
25秒前
lxt发布了新的文献求助10
26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
Modern Epidemiology, Fourth Edition 5000
Digital Twins of Advanced Materials Processing 2000
Weaponeering, Fourth Edition – Two Volume SET 2000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Discrete-Time Signals and Systems 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6025170
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7660392
关于积分的说明 16178481
捐赠科研通 5173325
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2768143
邀请新用户注册赠送积分活动 1751567
关于科研通互助平台的介绍 1637648