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.

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
Nature发布了新的文献求助10
1秒前
kp发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
1秒前
haohoa发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
amo完成签到,获得积分10
2秒前
空凌完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
东晓发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
2秒前
2秒前
月岛滴滴完成签到,获得积分10
3秒前
Maestro_S应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
柳絮发布了新的文献求助10
3秒前
Maestro_S应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
llllxj发布了新的文献求助10
3秒前
嘞是举仔应助科研通管家采纳,获得30
3秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
3秒前
情怀应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
滴滴哩哩完成签到,获得积分10
3秒前
Maestro_S应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
tracywan完成签到,获得积分20
3秒前
Berberin应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
ziyue发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
orixero应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
浮游应助科研通管家采纳,获得10
4秒前
丘比特应助科研通管家采纳,获得10
4秒前
ding应助科研通管家采纳,获得10
4秒前
浮游应助科研通管家采纳,获得10
4秒前
打打应助科研通管家采纳,获得10
4秒前
苏菲娅完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
4秒前
浮游应助科研通管家采纳,获得10
4秒前
请先说你好完成签到,获得积分10
4秒前
浮游应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
linktopast发布了新的文献求助10
5秒前
高分求助中
2025-2031全球及中国金刚石触媒粉行业研究及十五五规划分析报告 12000
(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
The Cambridge History of China: Volume 4, Sui and T'ang China, 589–906 AD, Part Two 1000
The Composition and Relative Chronology of Dynasties 16 and 17 in Egypt 1000
Russian Foreign Policy: Change and Continuity 800
Real World Research, 5th Edition 800
Qualitative Data Analysis with NVivo By Jenine Beekhuyzen, Pat Bazeley · 2024 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5699126
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5129127
关于积分的说明 15224490
捐赠科研通 4854057
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2604442
邀请新用户注册赠送积分活动 1555961
关于科研通互助平台的介绍 1514252