Breaking Li + Diffusion Limits in Practical Li–S Batteries via Electrolyte-Dispersible Li + -Reservoir Catalysts

化学 催化作用 电解质 电催化剂 阴极 扩散 电化学 电池(电) 化学工程 硫黄 阳极 无机化学 氧化还原 有机自由基电池 离子 极化(电化学) 甲醇 纳米技术 铂金 多相催化 储能 纳米颗粒 锂离子电池 电化学能量转换 锂硫电池 过渡金属 电化学动力学 碳纤维 电极
作者
Zhonghao Hu,Chuannan Geng,Jiwei Shi,Feifei Wang,Jiangshan Qi,Linkai Peng,Yun Cao,Yufei Zhao,Mingyang Jiang,Jiaqi Lan,Wei Lv
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:147 (45): 41924-41933 被引量:10
标识
DOI:10.1021/jacs.5c14801
摘要

Electrocatalysis is a powerful approach to accelerate sulfur redox kinetics in lithium-sulfur (Li-S) batteries. However, in practical high sulfur loading and thick cathodes, the severe concentration polarization induced by the rapid depletion of local lithium ions (Li+) greatly restricts catalysis and battery performance, representing an engineering challenge in a closed microelectrochemical reactor. Here, an electrolyte-dispersible Li+-reservoir catalyst is proposed to sustain the local Li+ concentration to ensure the continuous electrochemical reaction in the battery with an energy density of over 400 Wh kg-1. Such a catalyst is realized by anchoring single cobalt atoms onto uniformly dispersed carbon quantum dots (Co-CQD). The negatively charged CQD strongly attracts and enriches Li+ around the Co catalytic sites by robust electrostatic interactions, ensuring a continuous Li+ supply during the catalytic reactions. Moreover, Co-CQDs are homogeneously dispersed in the electrolyte and distributed in thick electrodes, promoting bulk-phase Li+ distribution and effectively eliminating concentration polarization. As a result, this strategy lowers the sulfur conversion activation energy in thick cathodes from 1.27 to 0.72 eV and enables the battery to maintain a high reversible capacity of 13.5 mAh cm-2 under a high sulfur loading of 13 mg cm-2, outperforming conventional catalysts under identical conditions. Moreover, an Ah-level pouch cell delivers a high energy density of 513 Wh kg-1, offering a scalable strategy to overcome ion transport bottlenecks in thick cathodes for practical Li-S batteries.
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
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
刚刚
刚刚
科研通AI6.4应助俊逸湘采纳,获得10
刚刚
碎碎冰完成签到 ,获得积分10
2秒前
3秒前
ZRR发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
归璨发布了新的文献求助10
4秒前
依惜发布了新的文献求助10
4秒前
星辰大海应助蜜蜂采纳,获得10
5秒前
6秒前
native发布了新的文献求助100
6秒前
爱科研的萌新完成签到,获得积分10
7秒前
璟粒发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
pursuit发布了新的文献求助10
11秒前
dde应助一只鱼采纳,获得10
12秒前
领导范儿应助噜噜噜采纳,获得10
12秒前
12秒前
xrrrr发布了新的文献求助10
12秒前
qqllyy给qqllyy的求助进行了留言
13秒前
14秒前
14秒前
fasiofafew发布了新的文献求助10
14秒前
华仔应助依惜采纳,获得10
15秒前
Nole应助小果采纳,获得10
15秒前
科研通AI6.2应助tmobiusx采纳,获得10
16秒前
17秒前
18秒前
秃噜噜发布了新的文献求助10
18秒前
cr7发布了新的文献求助10
19秒前
六根清净发布了新的文献求助10
19秒前
Hadek完成签到,获得积分10
20秒前
坚强幻露完成签到 ,获得积分10
21秒前
传奇3应助Joy采纳,获得10
21秒前
归璨发布了新的文献求助10
24秒前
25秒前
脑洞疼应助秃噜噜采纳,获得10
26秒前
Santiana发布了新的文献求助10
29秒前
黑旋风完成签到,获得积分20
30秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The anomeric effect 1000
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Nature-Inspired Computing: Concepts, Methodologies, Tools, and Applications 600
Perfectionism in School 600
Organizational Behavior 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7730619
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9282195
关于积分的说明 20149141
捐赠科研通 7308057
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3303473
关于科研通互助平台的介绍 2456371
邀请新用户注册赠送积分活动 2312027