Metal-Porphyrin Frameworks Supported by Carbon Nanotubes: Efficient Polysulfide Electrocatalysts for Lithium-Sulfur Batteries

多硫化物 氧化还原 硫黄 电化学 化学 碳纳米管 锂(药物) 无机化学 材料科学 化学工程 纳米技术 电极 冶金 电解质 物理化学 内分泌学 工程类 医学
作者
Yu Ren,Mingyu Wang,Xinyu Yang,Wenjie Xu,Qi-Ju Lei,Jianyu Zhang,Jian‐Xin Wen,Jia‐Xin Gu,Zi‐Sheng Chao,Hong‐Guang Jin
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:437: 135150-135150 被引量:15
标识
DOI:10.1016/j.cej.2022.135150
摘要

Lithium-sulfide batteries (LSBs) are highly appealing for the next-generation energy storage systems due to their high theoretical energy density and low cost. However, practical applications of LSBs are still largely hindered by the complicated sulfur redox reactions and the fatal polysulfide shuttling. In nature, cytochrome c reductase works as an efficient biocatalyst for oxidative phosphorylation benefiting from the synergistic electron transfer between porphyrins and sulfur clusters. Inspired by this, herein, two porphyrin-based metal-organic frameworks (Hf-H2DPBP and Hf-CoDPBP) supported by carbon nanotubes (CNTs) were demonstrated to be efficient electrocatalysts for accelerating polysulfide redox kinetics when as separator coatings for LSBs. Consequently, the cells exhibited high initial specific capacities of 1345 mAh g-1 (Hf-H2DPBP/CNT) and 1325 mAh g-1 (Hf-CoDPBP/CNT) at 0.1 C, and maintained outstanding stability with capacities of 582 mAh g-1 (Hf-H2DPBP/CNT) and 513 mAh g-1 (Hf-CoDPBP/CNT) after 500 cycles at 2 C with a decay rate of only 0.079% and 0.086% per cycle, respectively. Even at a high sulfur loading up to 6.2 mg/cm2, the cells still demonstrated excellent performances with an initial specific capacity of 911 mAh g-1 (Hf-H2DPBP/CNT) and 952 mAh g-1 (Hf-CoDPBP/CNT) at 0.1 C, and retained the specific capacities of 745 mAh g-1 (Hf-H2DPBP/CNT) and 818 mAh g-1 (Hf-CoDPBP/ CNT) after 60 cycles, respectively. Furthermore, the high and comparable electrochemical performances can be attributed to the remarkable redox kinetics of both free-base and Co porphyrins toward polysulfides, as supported by DFT calculations.
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
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
sherryginyz发布了新的文献求助10
刚刚
等待听安完成签到 ,获得积分10
刚刚
莫离完成签到,获得积分10
1秒前
活泼蜡烛完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
pkaq完成签到,获得积分10
2秒前
糊涂的元珊完成签到 ,获得积分10
2秒前
3秒前
TCB完成签到,获得积分10
3秒前
7258完成签到,获得积分10
4秒前
Franklin发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
皮卡完成签到,获得积分10
4秒前
小甘看世界完成签到,获得积分0
4秒前
搬运工完成签到,获得积分10
4秒前
米虫完成签到,获得积分10
4秒前
陈文文完成签到 ,获得积分10
4秒前
CipherSage应助YiWei采纳,获得10
4秒前
黄橙子完成签到 ,获得积分10
5秒前
老八完成签到,获得积分10
5秒前
GJL完成签到,获得积分10
5秒前
Vincent完成签到,获得积分10
5秒前
天真幻珊完成签到 ,获得积分10
5秒前
不够萌发布了新的文献求助10
5秒前
冷冷暴力完成签到,获得积分10
6秒前
O椰完成签到,获得积分20
6秒前
大海123完成签到,获得积分10
6秒前
wqk完成签到,获得积分10
6秒前
南宫士晋完成签到 ,获得积分10
7秒前
8秒前
7258发布了新的文献求助10
8秒前
小七2022完成签到,获得积分10
9秒前
haliw完成签到,获得积分10
10秒前
幸运鹅47完成签到,获得积分10
10秒前
风清扬应助小马采纳,获得30
10秒前
大方小松完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
淡然宛凝完成签到 ,获得积分10
12秒前
零度寂寞3166完成签到,获得积分10
12秒前
不够萌完成签到,获得积分10
12秒前
高分求助中
【提示信息,请勿应助】关于scihub 10000
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
Coking simulation aids on-stream time 450
北师大毕业论文 基于可调谐半导体激光吸收光谱技术泄漏气体检测系统的研究 390
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 370
Robot-supported joining of reinforcement textiles with one-sided sewing heads 360
Novel Preparation of Chitin Nanocrystals by H2SO4 and H3PO4 Hydrolysis Followed by High-Pressure Water Jet Treatments 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 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 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4015859
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3555835
关于积分的说明 11318981
捐赠科研通 3288954
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1812355
邀请新用户注册赠送积分活动 887882
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 812027