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 聚合物 工程类
作者
Hongcheng Gao,Shunlian Ning,Yuan Zhou,Shuang Men,Xiongwu Kang
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier]
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.
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
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
1秒前
1秒前
大大完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
2秒前
Xiaoxiao应助greenPASS666采纳,获得10
2秒前
现代的秋白完成签到,获得积分10
2秒前
从容的盼晴完成签到,获得积分10
2秒前
scvrl完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
楼寒天发布了新的文献求助10
3秒前
请叫我风吹麦浪应助C2采纳,获得10
5秒前
xlj发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
迷路白桃完成签到,获得积分10
6秒前
kento发布了新的文献求助30
6秒前
眯眯眼的衬衫应助yKkkkkk采纳,获得10
6秒前
小豆包科研冲刺者完成签到,获得积分10
6秒前
黄饱饱完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
传奇3应助CO2采纳,获得10
8秒前
9秒前
称心乐枫完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
22发布了新的文献求助10
10秒前
berry发布了新的文献求助10
10秒前
kingmin应助毛慢慢采纳,获得10
11秒前
完美世界应助顺利鱼采纳,获得10
12秒前
搜集达人应助招财不肥采纳,获得10
13秒前
sweetbearm应助李秋静采纳,获得10
13秒前
Michael_li完成签到,获得积分10
13秒前
whs完成签到,获得积分10
15秒前
科研通AI5应助xlj采纳,获得10
16秒前
再干一杯发布了新的文献求助10
16秒前
17秒前
满意的天完成签到 ,获得积分10
17秒前
luoshiwen完成签到,获得积分10
17秒前
落寞的觅柔完成签到,获得积分10
19秒前
20秒前
LUNWENREQUEST发布了新的文献求助10
20秒前
高分求助中
Continuum Thermodynamics and Material Modelling 3000
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 2700
Social media impact on athlete mental health: #RealityCheck 1020
Ensartinib (Ensacove) for Non-Small Cell Lung Cancer 1000
Unseen Mendieta: The Unpublished Works of Ana Mendieta 1000
Bacterial collagenases and their clinical applications 800
El viaje de una vida: Memorias de María Lecea 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 量子力学 光电子学 冶金
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3527961
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3108159
关于积分的说明 9287825
捐赠科研通 2805882
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1540070
邀请新用户注册赠送积分活动 716926
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 709808