Highly sulfiphilic zinc selenide/carbon regulators for high-capacity and long-lifespan Li-S batteries

多硫化物 硒化物 电化学 硒化锌 化学吸附 分离器(采油) 化学工程 氧化还原 化学 阴极 材料科学 复合数 过渡金属 纳米技术 无机化学
作者
Xingyuan Zhang,Xiaoli Lv,Chunguang Wei,Jian-Gan Wang
出处
期刊:Applied Surface Science [Elsevier BV]
卷期号:568: 150952-150952 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.apsusc.2021.150952
摘要

• A highly sulfiphilic ZnSe/C composite is constructed by a simple selenylation method. • The ZnSe/C composite shows strong chemisorption and fast electrocatalytic conversion of polysufides. • The modified Li-S batteries deliver a high specific capacity of 1458 mAh g −1 at 0.1 C. • Long lifetime with 608 mAh g −1 retained after 1000 cycles at 1 C is achieved. Lithium-sulfur (Li-S) batteries represent an attractive energy storage technology for the employment in next-generation high-energy–density rechargeable batteries. The main challenge is to increase the electrochemical utilization and stabilization of sulfur cathodes by mitigating the undesirable soluble polysulfide shuttle problem. Herein, a zinc selenide/carbon hybrid (ZnSe/C) is constructed as a regulator of commercial polypropylene (PP) separator to modify the sulfiphilicity of polysulfide species. It is revealed that the polar ZnSe/C hybrid greatly inhibits the shuttling effect by strong chemisorption and thereafter fast electrocatalytic transformation of polysulfides. Accordingly, the ZnSe/C-modified PP separator could kinetically expedite the redox reaction and effectively promotes the utilization and confinement of the active sulfur in the cathode side. As a consequence, the ZnSe/C-PP-cell exhibits excellent electrochemical properties, including an impressive capacity delivery of 1458/605 mAh g −1 at 0.1 C/5 C and long lifetime with 608 mAh g −1 retained after 1000 cycles at 1 C. This study paves a rational pathway for designing and propelling transition-metal-selenide electrocatalysts toward the practical application of Li-S batteries.

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