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Ionic‐Liquid‐Assisted Synthesis of FeSe–MnSe Heterointerfaces with Abundant Se Vacancies Embedded in N,B Co‐Doped Hollow Carbon Microspheres for Accelerating the Sulfur Reduction Reaction

材料科学 离子液体 成核 掺杂剂 硫黄 兴奋剂 钝化 碳纤维 异质结 化学工程 热液循环 沉积(地质) 催化作用 纳米技术 图层(电子) 光电子学 复合数 化学 有机化学 冶金 沉积物 复合材料 古生物学 工程类 生物
作者
Shunyou Hu,Tiansheng Wang,Beibei Lü,Dong Wu,Hao Wang,Xiangli Liu,Jiaheng Zhang
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:34 (41) 被引量:92
标识
DOI:10.1002/adma.202204147
摘要

Currently, extensive research efforts are being devoted to suppressing the shuttle effect of polysulfides. The uncontrollable deposition of insulating Li2 S onto the surface of sulfur host materials dramatically inhibits the continuous reduction of polysulfides in lithium-sulfur (Li-S) batteries. Herein, N,B co-doped hollow carbon microspheres embedded with dense FeSe-MnSe heterostructures and abundant Se vacancies (FeSe-MnSe/NBC) are rationally designed and synthesized via a facile hydrothermal reaction using ionic liquids as dopants. The introduction of abundant heterostructures subtly guides Li2 S nucleation and deposition in 3D frameworks, thus avoiding the formation of the Li2 S passivation layer and allowing for continuous Li+ diffusion and subsequent nucleation of Li2 S. Owing to these beneficial features, Li-S batteries comprising an FeSe-MnSe/NBC electrode exhibit significantly improved performance, including a high initial capacity of 1334 mAh g-1 at 0.2 C and ultralong cycle stability with a low capacity fading rate of 0.029% cycle-1 over 1000 cycles at 1.0 C. Remarkably, the FeSe-MnSe/NBC pouch cell delivers a considerable areal capacity of 3.6 mAh cm-2 at 0.1 C. This study provides valuable insight into heterostructures and Se vacancies for developing practical Li-S batteries.
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