Isolated Fe-Co heteronuclear diatomic sites as efficient bifunctional catalysts for high-performance lithium-sulfur batteries

双功能 异核分子 催化作用 锂(药物) 分解 双原子分子 化学 硫黄 碳纤维 双功能催化剂 材料科学 化学工程 分子 有机化学 复合材料 内分泌学 工程类 复合数 医学
作者
Xun Sun,Yue Qiu,Bo Jiang,Zhaoyu Chen,Chenghao Zhao,Hao Zhou,Yang Li,Lishuang Fan,Yu Zhang,Naiqing Zhang
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:14 (1) 被引量:219
标识
DOI:10.1038/s41467-022-35736-x
摘要

The slow redox kinetics of polysulfides and the difficulties in decomposition of Li2S during the charge and discharge processes are two serious obstacles to the practical application of lithium-sulfur batteries. Herein, we construct the Fe-Co diatomic catalytic materials supported by hollow carbon spheres to achieve high-efficiency catalysis for the conversion of polysulfides and the decomposition of Li2S simultaneously. The Fe atom center is beneficial to accelerate the discharge reaction process, and the Co atom center is favorable for charging process. Theoretical calculations combined with experiments reveal that this excellent bifunctional catalytic activity originates from the diatomic synergy between Fe and Co atom. As a result, the assembled cells exhibit the high rate performance (the discharge specific capacity achieves 688 mAh g-1 at 5 C) and the excellent cycle stability (the capacity decay rate is 0.018% for 1000 cycles at 1 C).
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