Pyridyl Porphyrin as Electrocatalyst: Regulating the Redox Conversion of Lithium Polysulfides under Voltage

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作者
Peng Zhou,Xiaolin Liu,Yongqian He,Ye Xu,Jiali Liu,Min Liu,Jincang Su,Zhigao Luo,Tianjing Wu,Ping Gao,Manfang Chen,Hongbo Shu,Yong Pei,Hong Liu,Xianyou Wang,Peng Zhou,Xiaolin Liu,Yongqian He,Ye Xu,Jiali Liu
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:34 (9) 被引量:5
标识
DOI:10.1002/adfm.202311257
摘要

Abstract The binding correlation between electrocatalyst and lithium polysulfides (LiPSs) determines the regulation of LiPSs’ redox conversion. However, how the correlation works on the LiPSs under voltage remains obscured. In this paper, the π‐conjugated aromatic pyridyl porphyrin with nitrogen of a lone pair of electrons is introduced as electrocatalyst to accelerate redox kinetics and inhibit polysulfides shuttle. On the foundation of DFT calculation and experimental tests, it is stated that the chemical binding between pyridyl porphyrin and lithium polysulfides is beefed up under higher voltage, which facilitates the charge transfer. Moreover, the molecular dynamics (MD) simulation of the solid‐liquid model shows that the presence of pyridyl porphyrin increases the binding chances between Li + and S 6 2− and forms clusters rather than dissolving in electrolyte, which is good for charge transfer and polysulfides localization. By hybridizing the pyridyl porphyrin with conductive cathode matrix of carbon nanotube and graphene oxide, the as‐fabricated Li 2 S‐T4PP‐GO‐CNT cathode delivers a high initial discharge capacity of 996.4 mAh g −1 at 0.1 C. The as‐made batteries with good electrochemical performance therefore show potential for trouble‐shooting and commercial utilization of lithium‐sulfur batteries (LSBs) in the future.
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