3D Electrode architecture of high surface area carbon-sulfur composite as high energy density cathode for lithium-sulfur battery

硫黄 材料科学 锂硫电池 电化学 电解质 阴极 复合数 化学工程 电极 电池(电) 碳纤维 储能 多孔性 电流密度 充电周期 比表面积 复合材料 化学 催化作用 冶金 有机化学 量子力学 功率(物理) 物理化学 涓流充电 工程类 物理
作者
J. Grace,Madhushri Bhar,Sourav Ghosh,Surendra K. Martha
出处
期刊:Journal of Alloys and Compounds [Elsevier BV]
卷期号:969: 172341-172341 被引量:10
标识
DOI:10.1016/j.jallcom.2023.172341
摘要

High-performance lithium-sulfur (Li-S) battery is a potential candidate for next-generation energy storage systems to mitigate the ever-rising energy demand. The low cost of sulfur, eco-friendliness, and high energy density compared to the emerging LIBs (450 Wh kg−1 for Li-S batteries vs. 150–250 Wh kg−1 for LIBs) inspires the research on Li–S technology. In this work, carbon fiber-based free-standing electrodes are fabricated using a high surface area carbon-sulfur (HSAC-S) composite synthesized by the melt-diffusion method. The porous carbon host facilitates high sulfur loading in the void spaces and benefits the electrolyte infiltration and Li-ion diffusivity. Electrochemistry reveals that HSAC-S@CF exhibits an enhanced discharge capacity of 1000 mAh g−1 (750 mAh g−1 for HSAC-S@Al) in the 2nd cycle and maintains 620 mAh g−1 capacity till the 100th cycle. In comparison, HSAC-S@Al delivers 350 mAh g−1 capacity at the 80th cycle at a current density of 100 mA g−1. Besides, at 200 mA g−1, the free-standing electrode HSAC-S@CF delivers an initial capacity of 600 mAh g−1 (498 mAh g−1 HSAC-S@Al) and retains 497 mAh g−1 till the 100th cycle with 83 % capacity retention (60 % HSAC-S@Al). HSAC-S@CF displays good C-rate performance at a higher current density of 1 A g−1 (408 mAh g−1) and 1.5 A g−1 (346 mAh g−1). The conductive CF backbone provides mechanical stability, accommodates volume changes, and reduces particle agglomeration. The internal void spaces of the CF matrix act as a reservoir for polysulfides and minimize the shuttling effect. This work represents an effective cathode modification approach to understand the impact of high surface area carbon additives on free-standing 3D electrode architecture and its interaction with sulfur for improving the capacity and cycling stability in Li-S batteries.
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
Foreverlost完成签到,获得积分10
刚刚
不秃吧应助周雪采纳,获得10
刚刚
刚刚
古月完成签到,获得积分10
1秒前
Li完成签到,获得积分10
1秒前
渊_发布了新的文献求助10
1秒前
一夜暴富发布了新的文献求助10
1秒前
CodeCraft应助meng148062211采纳,获得10
2秒前
a海w发布了新的文献求助30
2秒前
a海w发布了新的文献求助30
3秒前
a海w发布了新的文献求助30
3秒前
桑晒包完成签到,获得积分10
3秒前
Mic应助zhang123采纳,获得10
3秒前
3秒前
Boro完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
a海w发布了新的文献求助30
4秒前
852应助yuanyuan采纳,获得10
4秒前
4秒前
苗苗发布了新的文献求助10
5秒前
科研通AI6.4应助lhl采纳,获得10
5秒前
5秒前
愉快的灵竹完成签到,获得积分10
6秒前
shy完成签到,获得积分10
6秒前
DcQiu科研小白完成签到,获得积分10
6秒前
领导范儿应助jiangao666采纳,获得10
6秒前
6秒前
7秒前
Jasper应助Domo采纳,获得10
7秒前
余空发布了新的文献求助10
7秒前
再一完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
8秒前
Mic应助柒姐采纳,获得10
8秒前
8秒前
a海w发布了新的文献求助100
8秒前
a海w发布了新的文献求助30
8秒前
a海w发布了新的文献求助100
8秒前
a海w发布了新的文献求助10
9秒前
古月发布了新的文献求助10
9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
Römisch-Germanische Forschungen 1000
APA handbook of comparative psychology: Basic concepts, methods, neural substrate, and behavior 1000
China Pluperfect I: Epistemology of Past and Outside in Chinese Art 520
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
The fast track to determining transfer functions of linear circuits: The student guide 500
The Analytical and Numerical Solution of Electric and Magnetic Fields 500
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 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7609602
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9185175
关于积分的说明 19675849
捐赠科研通 7183167
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3270234
关于科研通互助平台的介绍 2433970
邀请新用户注册赠送积分活动 2264753