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Porous N-Doped Carbon Decorated with Atomically Dispersed Independent Dual Metal Sites from Energetic Zeolite Imidazolate Frameworks as Bidirectional Catalysts for Lithium–Sulfur Batteries

材料科学 咪唑酯 电池(电) 电解质 催化作用 电催化剂 化学工程 氧化还原 锂(药物) 沸石咪唑盐骨架 动力学 储能 纳米纤维 碳纤维 无机化学 纳米技术 金属有机骨架 电极 复合数 电化学 吸附 化学 有机化学 物理化学 复合材料 功率(物理) 内分泌学 工程类 冶金 医学 量子力学 物理
作者
Fang Zhang,Qingmei Su,Xingxing Zhang,Rongrong Zhu,Weihao Shi,Yvjie Lv,Siyao Wang,Gaohui Du,Wenqi Zhao,Miao Zhang,Shukai Ding,Bingshe Xu
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
被引量:1
标识
DOI:10.1021/acsami.3c14753
摘要

Lithium–sulfur (Li–S) batteries have ultrahigh theoretical specific capacity and energy density, which are considered to be very promising energy storage devices. However, the slow redox kinetics of polysulfides are the main reason for the rapid capacity decay of Li–S batteries. A reasonable electrocatalyst for the Li–S battery should reduce the reaction barrier and accelerate the reaction kinetics of the bidirectional catalytic conversion of lithium polysulfides (LiPSs), thereby reducing the cumulative concentration of LiPSs in the electrolyte. In this report, porous N-doped carbon nanofibers decorated with independent dual metal sites as catalysts for Li–S batteries were fabricated in one step using a fusion-foaming method. Experimental and theoretical analyses demonstrate that the synergistic effect of independent dual metal sites provides strong LiPS affinity, improved electronic conductivity, and enhanced redox kinetics of polysulfides. Therefore, the assembled Li–S battery exhibits high rate performance (discharge specific capacity of 771 mA h g–1 at 2C) and excellent cycle stability (capacity decay rate of 0.51% after 1000 cycles at 1C).
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