Visualizing interfacial collective reaction behaviour of Li–S batteries

锂(药物) 溶解 化学物理 电化学 相(物质) 化学 纳米技术 化学工程 材料科学 电极 物理化学 有机化学 医学 工程类 内分泌学
作者
Shiyuan Zhou,Jie Shi,Sangui Liu,Gen Li,Fei Pei,Youhu Chen,Junxian Deng,Qizheng Zheng,Jiayi Li,Chen Zhao,Inhui Hwang,Chengjun Sun,Yuzi Liu,Yu Deng,Ling Huang,Yu Qiao,Gui‐Liang Xu,Jian‐Feng Chen,Khalil Amine,Shi‐Gang Sun,Hong‐Gang Liao
出处
期刊:Nature [Springer Nature]
卷期号:621 (7977): 75-81 被引量:154
标识
DOI:10.1038/s41586-023-06326-8
摘要

Benefiting from high energy density (2,600 Wh kg-1) and low cost, lithium-sulfur (Li-S) batteries are considered promising candidates for advanced energy-storage systems1-4. Despite tremendous efforts in suppressing the long-standing shuttle effect of lithium polysulfides5-7, understanding of the interfacial reactions of lithium polysulfides at the nanoscale remains elusive. This is mainly because of the limitations of in situ characterization tools in tracing the liquid-solid conversion of unstable lithium polysulfides at high temporal-spatial resolution8-10. There is an urgent need to understand the coupled phenomena inside Li-S batteries, specifically, the dynamic distribution, aggregation, deposition and dissolution of lithium polysulfides. Here, by using in situ liquid-cell electrochemical transmission electron microscopy, we directly visualized the transformation of lithium polysulfides over electrode surfaces at the atomic scale. Notably, an unexpected gathering-induced collective charge transfer of lithium polysulfides was captured on the nanocluster active-centre-immobilized surface. It further induced an instantaneous deposition of nonequilibrium Li2S nanocrystals from the dense liquid phase of lithium polysulfides. Without mediation of active centres, the reactions followed a classical single-molecule pathway, lithium polysulfides transforming into Li2S2 and Li2S step by step. Molecular dynamics simulations indicated that the long-range electrostatic interaction between active centres and lithium polysulfides promoted the formation of a dense phase consisting of Li+ and Sn2- (2 < n ≤ 6), and the collective charge transfer in the dense phase was further verified by ab initio molecular dynamics simulations. The collective interfacial reaction pathway unveils a new transformation mechanism and deepens the fundamental understanding of 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
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
小琦琦发布了新的文献求助10
1秒前
fh发布了新的文献求助10
2秒前
文静的银耳汤完成签到,获得积分20
4秒前
5秒前
5秒前
5秒前
Qiu发布了新的文献求助10
5秒前
7秒前
fh完成签到,获得积分10
9秒前
所所应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
老肖应助科研通管家采纳,获得30
10秒前
balabala3发布了新的文献求助10
10秒前
大个应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
今后应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
Orange应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
Orange应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
传奇3应助科研通管家采纳,获得10
11秒前
老肖应助科研通管家采纳,获得10
11秒前
我是125发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
11秒前
11秒前
仲达完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
12秒前
Kristine完成签到 ,获得积分10
13秒前
悦耳觅荷完成签到,获得积分20
14秒前
顺利的若云完成签到,获得积分10
15秒前
18秒前
天天开心完成签到 ,获得积分10
18秒前
19秒前
英姑应助xuex1采纳,获得10
20秒前
22秒前
23秒前
小黄发布了新的文献求助10
24秒前
欢喜发卡发布了新的文献求助10
25秒前
姜黎完成签到,获得积分10
26秒前
cc完成签到,获得积分10
26秒前
lili发布了新的文献求助20
27秒前
27秒前
高分求助中
The Young builders of New china : the visit of the delegation of the WFDY to the Chinese People's Republic 1000
юрские динозавры восточного забайкалья 800
English Wealden Fossils 700
Chen Hansheng: China’s Last Romantic Revolutionary 500
宽禁带半导体紫外光电探测器 388
COSMETIC DERMATOLOGY & SKINCARE PRACTICE 388
Case Research: The Case Writing Process 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3142116
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2793064
关于积分的说明 7805155
捐赠科研通 2449387
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1303185
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 626807
版权声明 601291