Enhanced conversion kinetics by constructing boron and nitrogen co-doped porous carbon with sulfurophilic and sodiophilic sites in room-temperature sodium-sulfur batteries

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作者
Qiuyang Ma,Haoda Zou,Hengli He,Yue Li,Zhen Fang
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:474: 145954-145954 被引量:11
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.145954
摘要

Room temperature sodium-sulfur (RT Na-S) batteries are significantly impeded by multiple unfavorable features, such as polysulfide shuttling, inadequate electronic conductivity of sulfur (S), and sluggish sulfur reduction reaction (SRR) kinetics. Herein, a simple solid-state reaction method is reported to synthesize boron and nitrogen co-doped porous carbon (BN-C) as S host, which prevents polysulfide migration effectively and improves redox kinetics. The remarkable synergistic effect of B and N dual-adsorption sites in BN-C host, endowing them with sulfurophilic and sodiophilic properties that enhance the reactivity of S while promoting reaction reversibility of S and Na. The well-designed cross-linked porous structures effectively reduce the ion-transport distance and suppress the volume change of S@BN-C during cycling. As a result, the S@BN-C cathode affords outstanding cycling performance (528 mA h g−1 after 1300 cycles at 1 A g−1) and rate capability (340 mA h g−1 at 3.0 A g−1). This work presents a multifunctional S host exhibiting electrocatalytic activity, which is expected to bring a new strategy for high-performance RT Na-S batteries.

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