A Highly Dispersed Cobalt Electrocatalyst with Electron‐Deficient Centers Induced by Boron toward Enhanced Adsorption and Electrocatalysis for Room‐Temperature Sodium–Sulfur Batteries

电催化剂 材料科学 吸附 无机化学 碳纳米管 催化作用 化学工程 电化学 纳米技术 化学 电极 物理化学 有机化学 工程类
作者
Kejian Tang,Xiangqi Peng,Ziying Zhang,Guohao Li,Jie Wang,Yingxinjie Wang,Chi Chen,Nan Zhang,Xiuqiang Xie,Zhenjun Wu
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:20 (31) 被引量:11
标识
DOI:10.1002/smll.202311151
摘要

Abstract As vitally prospective candidates for next‐generation energy storage systems, room‐temperature sodium–sulfur (RT‐Na/S) batteries continue to face obstacles in practical implementation due to the severe shuttle effect of sodium polysulfides and sluggish S conversion kinetics. Herein, the study proposes a novel approach involving the design of a B, N co‐doped carbon nanotube loaded with highly dispersed and electron‐deficient cobalt (Co@BNC) as a highly conductive host for S, aiming to enhance adsorption and catalyze redox reactions. Crucially, the pivotal roles of the carbon substrate in prompting the electrocatalytic activity of Co are elucidated. The experiments and density functional theory (DFT) calculations both demonstrate that after B doping, stronger chemical adsorption toward polysulfides (NaPSs), lower polarization, faster S conversion kinetics, and more complete S transformation are achieved. Therefore, the as‐assembled RT‐Na/S batteries with S/Co@BNC deliver a high reversible capacity of 626 mAh g −1 over 100 cycles at 0.1 C and excellent durability (416 mAh g −1 over 600 cycles at 0.5 C). Even at 2 C, the capacity retention remains at 61.8%, exhibiting an outstanding rate performance. This work offers a systematic way to develop a novel Co electrocatalyst for RT‐Na/S batteries, which can also be effectively applied to other transition metallic electrocatalysts.
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