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Dual‐Defect Engineering of Bidirectional Catalyst for High‐Performing Lithium‐Sulfur Batteries

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作者
Xiaoya Zhou,Yuchen Cui,Xin Huang,Xin Wu,Hao Sun,Shaochun Tang
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:19 (40) 被引量:22
标识
DOI:10.1002/smll.202301545
摘要

Practical applications of lithium-sulfur (Li-S) batteries have been hindered by sluggish reaction kinetics and severe capacity decay during charge-discharge cycling due to the notorious shuttle effect of polysulfide and the unfavored deposition and dissolution of Li2 S. Herein, to address these issues, a double-defect engineering strategy is developed for preparing Co-doped FeP catalyst containing P vacancies on MXene, which effectively improves the bidirectional redox of Li2 S. Mechanism analysis indicates that P vacancy accelerates Li2 S nucleation via increased unsaturated sites, and Co doping generates local electric field to reduce the reaction energy barrier and accelerate Li2 S dissolution. MXene provides highly conductive channels for electron transport, and effectively captures polysulfide. The double-defect catalyst enables an impressive reversible specific capacity of 1297.9 mAh g-1 at 0.2 C, and excellent rate capability of 726.5 mAh g-1 at 4 C. Remarkably, it demonstrates excellent cycling stability with capacity retention of 533.3 mAh g-1 after 500 cycles at 2 C. The results can unlock the double-defect engineering of vacancy induction and heteroatomic doping towards practical Li-S batteries.
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