Metal–Organic Framework-Derived Magnesium Oxide@Carbon Interlayer for Stable Lithium–Sulfur Batteries

多硫化物 热解 硫黄 无机化学 锂(药物) 碳纤维 化学工程 金属 材料科学 氧化物 纳米颗粒 金属有机骨架 电池(电) 化学 电极 纳米技术 有机化学 冶金 吸附 电解质 复合数 物理 功率(物理) 量子力学 工程类 物理化学 内分泌学 复合材料 医学
作者
Hyeonmuk Kang,Jae‐Wook Shin,Tae‐Hee Kim,Yongju Lee,Daehee Lee,Jun-Ho Lee,Gyungtae Kim,EunAe Cho
出处
期刊:ACS Sustainable Chemistry & Engineering [American Chemical Society]
卷期号:11 (4): 1344-1354 被引量:15
标识
DOI:10.1021/acssuschemeng.2c05064
摘要

Lithium sulfur (Li–S) batteries represent a promising future battery technology. However, the low electrical conductivity of solid-state sulfur species (S, Li2S2, and Li2S) and the polysulfide shuttle effect deteriorate their practical capacity and cycling retention. Herein, we present an interlayer composed of magnesium oxide (MgO) nanoparticles and carbon matrix for the Li–S batteries. In the composite, MgO can capture dissolved polysulfides that diffuse to the carbon matrix along the oxide surface for further reduction reactions. As a novel precursor to produce the composite structure, a Mg metal–organic-framework, Mg-MOF-74, is adopted and synthesized on a free-standing carbon paper (MOF/C-paper). Through pyrolysis, Mg-MOF-74 is converted into highly porous carbon containing uniformly distributed MgO nanoparticles (MgO@C/C-paper). The Li–S cells assembled with MgO@C/C-paper and C-paper interlayer show significantly higher initial capacities (980 and 898 mAh g–1, respectively) than the interlayer-free cell (729 mAh g–1) owing to the conductive interlayers. After 200 cycles at 0.2 C, the MgO@C/C-paper cell presents a cycle retention (78.3%) superior to that of the C-paper cell (76.5%). With a higher sulfur loading of 3.3 mg cm–2, the MgO@C/C-paper cell exhibits an even higher capacity retention (80.1%) than the C-paper cell (54.6%) after 100 cycles. The excellent cycle stability of the MgO@C/C-paper cell over the C-paper cell demonstrates that the unique structure of the MOF-derived MgO@C is highly effective in anchoring and reutilizing dissolved polysulfides.
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
科研柠檬精酸酸完成签到,获得积分10
1秒前
于莹发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
NexusExplorer应助汪格森采纳,获得10
3秒前
CipherSage应助汪格森采纳,获得10
3秒前
ding应助chentle采纳,获得10
3秒前
李爱国应助研友_LX01RL采纳,获得10
4秒前
4秒前
科研通AI2S应助janice采纳,获得10
5秒前
6秒前
852应助科研柠檬精酸酸采纳,获得10
6秒前
lcw完成签到 ,获得积分10
7秒前
星辰大海应助威士忌www采纳,获得10
7秒前
许多鱼发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
科研通AI5应助hihi采纳,获得10
14秒前
1012077054发布了新的文献求助10
14秒前
15秒前
18秒前
janice完成签到,获得积分20
20秒前
简单的八宝粥完成签到,获得积分10
20秒前
科研通AI5应助OKOK采纳,获得10
20秒前
Nicole发布了新的文献求助10
22秒前
鹿不尤完成签到,获得积分10
25秒前
26秒前
蓝胖胖蓝完成签到,获得积分10
26秒前
ding应助研友_楼灵煌采纳,获得10
27秒前
29秒前
30秒前
明亮依琴完成签到,获得积分10
30秒前
夏夜完成签到 ,获得积分10
30秒前
恣意完成签到 ,获得积分10
30秒前
無期发布了新的文献求助10
31秒前
孤独问旋完成签到,获得积分10
31秒前
32秒前
威士忌www发布了新的文献求助10
33秒前
33秒前
35秒前
37秒前
酷波er应助董小星采纳,获得10
38秒前
高分求助中
All the Birds of the World 4000
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 3000
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 2000
Machine Learning Methods in Geoscience 1000
Resilience of a Nation: A History of the Military in Rwanda 888
Musculoskeletal Pain - Market Insight, Epidemiology And Market Forecast - 2034 666
Crystal Nonlinear Optics: with SNLO examples (Second Edition) 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3735878
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3279581
关于积分的说明 10016200
捐赠科研通 2996256
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1644009
邀请新用户注册赠送积分活动 781681
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 749425