Hierarchically Constructed ZnO/Co3O4 Nanoheterostructures Synergizing Dendrite Inhibition and Polysulfide Conversion in Lithium–Sulfur Battery

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作者
Kaiping Zhu,Jianmei Chen,Can Guo,Hao Wang,Hongpeng Li,Pan Xue,Jong‐Min Lee
出处
期刊:ACS materials letters [American Chemical Society]
卷期号:4 (7): 1358-1367 被引量:21
标识
DOI:10.1021/acsmaterialslett.2c00266
摘要

The efficiency and stability of lithium–sulfur (Li–S) batteries remain limited due to the slow redox kinetics, uncontrollable polysulfide shuttling, and irreversible lithium dendrite growth. Herein, we report a bifunctional composite of heterostructured ZnO/Co3O4 nanocrystals on a 3D hierarchical reduced graphene oxide/carbon nanotubes skeleton (ZCNC@GC). The strong polarity of ZCNC benefits the polysulfides adsorption and uniform Li deposition, inhibiting the polysulfides shuttling, and Li dendrite growth. Meanwhile, the micro/nano interface field effect combined with the overall network conductive skeleton establishes a smooth and hierarchical conductive pathway, facilitating the charge transfer, thus accelerating the reaction kinetics. As a result, the full battery affords a rate performance of 652 mAh g–1 at 5 C and a capacity decay of only 0.034% per cycle at 5 C over 500 cycles, surpassing most Li–S batteries. This work provides a perspective on the interface engineering of electrode materials for fabricating built-in electric fields to promote the Li–S battery system.

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