Indium metal-organic framework with catalytic sites coated conductive graphene for high-performance lithium-sulfur batteries

材料科学 石墨烯 硫黄 金属有机骨架 氧化物 催化作用 化学工程 锂(药物) 无机化学 电化学 金属 电导率 纳米技术 电极 有机化学 化学 吸附 冶金 医学 物理化学 内分泌学 工程类
作者
Xuechao Jiao,Teng Deng,Xinliang Men,Yinze Zuo,Juan Wang
出处
期刊:Ceramics International [Elsevier]
卷期号:48 (12): 16754-16763 被引量:12
标识
DOI:10.1016/j.ceramint.2022.02.225
摘要

Metal-organic frameworks (MOFs) with abundant active sites and stable frame structures have great advantages for inhibiting the "shuttle effect" and alleviating volume expansion in lithium-sulfur (Li–S) batteries. However, their inherent poor conductivity hinders their application in Li–S batteries. Herein, with isophthalic acid (IPA) as the organic ligand and indium ions as the central metal, a tetrahedral cubic indium MOF (In-IPA) was synthesized and employed for the first time as a sulfur host. Experimental results suggest that In-IPA has a good catalytic effect on the conversion of polysulfides. Furthermore, three-dimensional In-IPA was coated with reduced graphene oxide (rGO) by the hydrothermal method ([email protected]). The interlaced rGO network not only significantly enhances the conductivity of In-IPA but also improves the reduction of kinetic reactions and promotes electron transport. Finally, [email protected] exhibited excellent electrochemical performance as a sulfur host. In particular, it exhibited a considerable initial capacity of 1672.3 mAh g−1 at 0.2 C and a reversible capacity of 898.7 mAh g−1 after 100 cycles. In addition, the initial capacity reached 1376.7 mAh g−1 and retained 519.8 mAh g−1 after 200 cycles at 0.5 C. This work proves that nontransition metal-organic frameworks prepared along with highly conductive rGO have synergistic advantages in Li–S battery applications.

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