Polyacrylonitrile-induced formation of core-shell carbon nanocages: Enhanced redox kinetics towards polysulfides by confined catalysis in Li-S batteries

纳米笼 聚丙烯腈 化学工程 阴极 氧化还原 电解质 电化学 硫黄 材料科学 化学 催化作用 碳纤维 无机化学 纳米颗粒 纳米技术 复合数 电极 有机化学 复合材料 物理化学 工程类 聚合物
作者
Hongcheng Gao,Shunlian Ning,Yuan Zhou,Shuang Men,Xiongwu Kang
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:408: 127323-127323 被引量:29
标识
DOI:10.1016/j.cej.2020.127323
摘要

Slow redox kinetics of polysulfides (PSs) on sulfur cathode remains a grand challenge for achieving high rate, high capacity and long cycling performance of Li-S batteries, especially in lean electrolyte condition. Herein, we demonstrate the preparation of cobalt (Co) nanoparticles-decorated and nitrogen-doped carbon nanocages confined in a carbon shell (denoted [email protected]) through carbonization of polyacrylonitrile (PAN)-encapsulated ZIF-67 ([email protected]) prepared by a simple “phase-inversion” method. The Co nanoparticles supported on nitrogen-doped carbon frame and confined in the carbon shell can efficiently promote the redox kinetics of PSs due to the confined catalysis, as demonstrated by density functional theory (DFT) calculation and electrochemical measurements. Therefore, the sulfur cathode based on such confined hollow core/shell nanocages delivers a capacity of 635.8 mAh g−1 at 5 C and an outstanding cycling stability with an ultralow capacity decay of 0.018% per cycle for 2700 cycles at 1 C. Furthermore, a reversible capacity of 552.9 mAh g−1 was delivered at a current density of 0.2 C over 500 cycles at a high sulfur loading of 5.7 mg cm−2 under lean electrolyte condition. Meanwhile, a high areal capacity of 9.5 mAh cm−2 was achieved at a sulfur loading of 10.2 mg cm−2. More intriguingly, a soft-packaged Li-S batteries based on this composite cathode material also exhibited superior cycling stability in folding conditions, demonstrating a high potential for practical application in wearable electronic devices.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
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
刚刚
李雪发布了新的文献求助10
刚刚
lucky完成签到 ,获得积分10
刚刚
yy完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
羊羊羊发布了新的文献求助10
2秒前
隐形之玉完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
xuan发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
ZS完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
美满梦芝发布了新的文献求助10
5秒前
淡定溪灵完成签到 ,获得积分10
5秒前
SciGPT应助天真百招采纳,获得10
5秒前
5秒前
晚风发布了新的文献求助10
5秒前
89KoVQ发布了新的文献求助10
6秒前
如愿发布了新的文献求助10
6秒前
科研通AI6.2应助啊琴黎采纳,获得10
6秒前
6秒前
科研通AI6.4应助勾陈一采纳,获得10
6秒前
斯文败类应助Jisong采纳,获得10
7秒前
8秒前
wangjiewen1109完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
8秒前
畔畔发布了新的文献求助30
8秒前
8秒前
rongdaifu关注了科研通微信公众号
9秒前
9秒前
rainsy发布了新的文献求助10
9秒前
Banananan发布了新的文献求助10
9秒前
wqy发布了新的文献求助10
11秒前
0227Y完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
12秒前
Claire9518完成签到 ,获得积分10
12秒前
12秒前
12秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Perfectionism in School 600
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7727664
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9280098
关于积分的说明 20136165
捐赠科研通 7305297
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3302512
关于科研通互助平台的介绍 2455769
邀请新用户注册赠送积分活动 2310693