Highly active CeO2-x/Fe interfaces enable fast redox conversion of polysulfides for high-performance lithium-sulfur batteries

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作者
Wentao Qi,Wen Jiang,Rui Ling,Chao Yang,Ying‐Hua Wang,Bingqiang Cao
出处
期刊:Electrochimica Acta [Elsevier BV]
卷期号:419: 140402-140402 被引量:13
标识
DOI:10.1016/j.electacta.2022.140402
摘要

The reasonable design of sulfur cathode to suppress “shuttling effect” and enhance conversion kinetics of polysulfides can promote the practical application of high energy density lithium-sulfur batteries. Herein, we design CeO 2-x /Fe@NC with hexagonal bipyramidal structure which combines the merits of strong adsorptive CeO 2-x and highly conductive Fe to realize smooth trapping–diffusion–conversion of LiPSs across the active CeO 2-x /Fe interfaces. In addition, the mesoporous architecture facilitates the electrolyte infiltration and physically confine sulfur species. The ultrathin N-doped carbon layer, uniformly distributed Fe nanoparticles and oxygen deficient CeO 2 nanoparticles not only establish a highly conductive network to promote the electron/ion transfer, but also offer strong physical and chemical confinement for LiPSs to alleviate “shuttling effect”. Attributed to the unique structure, the CeO 2-x /Fe@NC-700-S cathode exhibits excellent rate capacity (637 mAh g −1 at 5C), superior cycling performance (82.1% capacity retention after 1000 cycles at 2C) and high areal capacity (5.1 mAh cm −2 at 0.1 C under high sulfur loading of 5 mg cm −2 ). This work could inspire constructing heterostructures with active metal-oxide interfaces for high-performance lithium-sulfur batteries.

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