Copper‐Stabilized Sulfur‐Microporous Carbon Cathodes for Li–S Batteries

微型多孔材料 材料科学 阴极 碳纤维 化学工程 电解质 电化学 硫黄 复合数 纳米颗粒 电极 复合材料 纳米技术 冶金 化学 物理化学 工程类
作者
Shiyou Zheng,Feng Yi,Zhipeng Li,Yujie Zhu,Yunhua Xu,Chao Luo,Junhe Yang,Chunsheng Wang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:24 (26): 4156-4163 被引量:206
标识
DOI:10.1002/adfm.201304156
摘要

A copper‐stabilized sulfur‐microporous carbon ( MC‐Cu‐S) composite is synthesized by uniformly dispersing 10% highly electronically conductive Cu nanoparticles into microporous carbon (MC), followed by wet‐impregnating S. In the MC‐Cu‐S composite, the MC host that physically confines S/polysulfides provides free space to accommodate volumetric expansion of S during lithiation, while the Cu nanoparticles that are anchored in the MC further chemically interact with S/polysulfides through bonding between Cu and S/polysulfides. The Cu loading allows the S content to increase from 30 to 50% in the carbon‐S cathode material without scarifying the electrochemical performance in a low‐cost carbonate electrolyte. At a current density of 100 mA g ‐1 , the MC‐Cu‐S cathode shows that Coulumbic efficiency is close to 100% and capacity maintains more than 600 mAh g ‐1 with progressive cycling up to more than 500 cycles. In addition, the Cu nano‐inclusins also enhance the electronic conductivity of the MC‐Cu‐S composite, remarkably increasing the rate capabilities. Even the current density increases 10.0 A g ‐1 , the MC‐Cu‐S cathode can still deliver a capacity of 200 mAh g ‐1 . This strategy of stabilization of S with small amount of metal nanoparticles anchored in MC provides an effective approach to improve the cycling stability, Coulumbic efficiency, and S loading for Li–S batteries.

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