All-Solid-State Lithium–Sulfur Batteries Enhanced by Redox Mediators

氧化还原 化学 硫黄 法拉第效率 电解质 多硫化物 锂(药物) X射线吸收光谱法 无机化学 电化学 化学工程 硫化物 电极 吸收光谱法 物理化学 有机化学 内分泌学 工程类 物理 医学 量子力学
作者
Xin Gao,Xueli Zheng,Yuchi Tsao,Pu Zhang,Xin Xiao,Yusheng Ye,Jun Li,Yufei Yang,Rong Xu,Zhenan Bao,Yi Cui
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:143 (43): 18188-18195 被引量:89
标识
DOI:10.1021/jacs.1c07754
摘要

Redox mediators (RMs) play a vital role in some liquid electrolyte-based electrochemical energy storage systems. However, the concept of redox mediator in solid-state batteries remains unexplored. Here, we selected a group of RM candidates and investigated their behaviors and roles in all-solid-state lithium-sulfur batteries (ASSLSBs). The soluble-type quinone-based RM (AQT) shows the most favorable redox potential and the best redox reversibility that functions well for lithium sulfide (Li2S) oxidation in solid polymer electrolytes. Accordingly, Li2S cathodes with AQT RMs present a significantly reduced energy barrier (average oxidation potential of 2.4 V) during initial charging at 0.1 C at 60 °C and the following discharge capacity of 1133 mAh gs-1. Using operando sulfur K-edge X-ray absorption spectroscopy, we directly tracked the sulfur speciation in ASSLSBs and proved that the solid-polysulfide-solid reaction of Li2S cathodes with RMs facilitated Li2S oxidation. In contrast, for bare Li2S cathodes, the solid-solid Li2S-sulfur direct conversion in the first charge cycle results in a high energy barrier for activation (charge to ∼4 V) and low sulfur utilization. The Li2S@AQT cell demonstrates superior cycling stability (average Coulombic efficiency 98.9% for 150 cycles) and rate capability owing to the effective AQT-enhanced Li-S reaction kinetics. This work reveals the evolution of sulfur species in ASSLSBs and realizes the fast Li-S reaction kinetics by designing an effective sulfur speciation pathway.
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
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
yuy完成签到,获得积分10
1秒前
MY发布了新的文献求助30
1秒前
1秒前
单手开坦克完成签到,获得积分10
1秒前
小马甲应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
Owen应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
充电宝应助蘇q采纳,获得10
2秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
2秒前
3秒前
4秒前
小冰棍完成签到,获得积分10
4秒前
wulin314完成签到,获得积分10
5秒前
无言完成签到 ,获得积分10
5秒前
5秒前
5秒前
6秒前
英姑应助明亮的妙芙采纳,获得10
6秒前
6秒前
hyjhhy发布了新的文献求助10
7秒前
42完成签到,获得积分10
8秒前
Gwy1222发布了新的文献求助10
8秒前
学术废物完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
10秒前
810636174发布了新的文献求助10
10秒前
caden发布了新的文献求助10
13秒前
科研通AI2S应助稳重雪冥采纳,获得10
13秒前
科研r发布了新的文献求助10
13秒前
14秒前
慕青应助zyyyyyy采纳,获得10
14秒前
15秒前
15秒前
学术废物发布了新的文献求助20
16秒前
caixiaoz完成签到,获得积分10
17秒前
燕燕完成签到,获得积分10
18秒前
19秒前
19秒前
QING发布了新的文献求助10
19秒前
caden完成签到,获得积分10
19秒前
高分求助中
Sustainability in Tides Chemistry 2800
The Young builders of New china : the visit of the delegation of the WFDY to the Chinese People's Republic 1000
юрские динозавры восточного забайкалья 800
English Wealden Fossils 700
Diagnostic immunohistochemistry : theranostic and genomic applications 6th Edition 500
Chen Hansheng: China’s Last Romantic Revolutionary 500
China's Relations With Japan 1945-83: The Role of Liao Chengzhi 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 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 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3148222
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2799394
关于积分的说明 7834549
捐赠科研通 2456604
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1307321
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 628124
版权声明 601655