Medium‐Entropy‐Alloy FeCoNi Enables Lithium–Sulfur Batteries with Superb Low‐Temperature Performance

材料科学 润湿 电解质 合金 腐蚀 化学工程 复合材料 电极 化学 工程类 物理化学
作者
Xiaowan Pang,Haitao Geng,Shaowen Dong,Baigang An,Shumin Zheng,Bao Wang
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:19 (5) 被引量:49
标识
DOI:10.1002/smll.202205525
摘要

Lithium-sulfur battery suffers from sluggish kinetics at low temperatures, resulting in serious polarization and reduced capacity. Here, this work introduces medium-entropy-alloy FeCoNi as catalysts and carbon nanofibers (CNFs) as hosts. FeCoNi nanoparticles are in suit synthesized in cotton-derived CNFs. FeCoNi with atomic-level mixing of each element can effectively modulate lithium polysulfides (LiPSs), multiple components making them promising to catalyze more LiPSs species. The higher configurational entropy endows FeCoNi@CNFs with extraordinary electrochemical activity, corrosion resistance, and mechanical properties. The fractal structure of CNFs provides a large specific surface area, leaving room for volume expansion and Li2 S accumulation, facilitating electrolyte wetting. The unique 3D conductive network structure can suppress the shuttle effect by physicochemical adsorption of LiPSs. This work systematically evaluates the performance of the obtained Li2 S6 /FeCoNi@CNFs electrode. The initial discharge capacity of Li2 S6 /FeCoNi@CNFs reaches 1670.8 mAh g-1 at 0.1 C under -20 °C. After 100 cycles at 0.2 C, the capacity decreases from 1462.3 to 1250.1 mAh g-1 . Notably, even under -40 °C at 0.1 C, the initial discharge capacity of Li2 S6 /FeCoNi@CNFs still reaches 1202.8 mAh g-1 . After 100 cycles at 0.2 C, the capacity retention rate is 50%. This work has important implications for the development of low-temperature Li-S batteries.
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