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
1秒前
1秒前
2秒前
徐世业发布了新的文献求助10
2秒前
领导范儿应助贾方硕采纳,获得10
2秒前
謓言发布了新的文献求助10
4秒前
CodeCraft应助华子采纳,获得10
4秒前
Erik发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
5秒前
Aria发布了新的文献求助10
5秒前
自然狗完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
7秒前
7秒前
chem发布了新的文献求助10
8秒前
虎不发布了新的文献求助30
8秒前
10秒前
WANG发布了新的文献求助10
10秒前
t妥妥滴完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
季秋十二发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
11秒前
ccc发布了新的文献求助10
12秒前
CAOHOU应助大根猫采纳,获得10
12秒前
香蕉觅云应助Yoeyvol采纳,获得10
13秒前
t妥妥滴发布了新的文献求助10
13秒前
14秒前
GPTea应助风中子轩采纳,获得20
14秒前
15秒前
15秒前
贾方硕发布了新的文献求助10
15秒前
16秒前
华子发布了新的文献求助10
16秒前
Punch发布了新的文献求助10
16秒前
含蓄老黑完成签到,获得积分10
18秒前
深情安青应助Aria采纳,获得10
18秒前
dazhang15发布了新的文献求助10
18秒前
赵梦杰发布了新的文献求助10
19秒前
高分求助中
Cronologia da história de Macau 5000
Merrill's Atlas of Radiographic Positioning and Procedures - 3-Volume Set, 16th Edition 2000
Interactions of Vowel Quality and Prosody in East Slavic 500
Vander's Renal Physiology第10版 500
CLSI M27M44S Performance Standards for Antifungal Susceptibility Testing of Yeasts Fourth Edition 400
Python for Chemists 400
Analytical Separation Science 400
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 7116718
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8769829
关于积分的说明 18545112
捐赠科研通 6688585
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3146398
关于科研通互助平台的介绍 2263708
邀请新用户注册赠送积分活动 2121033