Synergistic Electrocatalysis and Spatial Nanoconfinement to Accelerate Sulfur Conversion Kinetics in Aqueous Zn−S Battery

电催化剂 动力学 水溶液 电池(电) 硫黄 化学 电化学 无机化学 化学工程 纳米技术 材料科学 电极 物理化学 有机化学 热力学 物理 工程类 功率(物理) 量子力学
作者
Jun Li,Jinlong Liu,Fangxi Xie,Ran Bi,Lei Zhang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:136 (38) 被引量:11
标识
DOI:10.1002/ange.202406126
摘要

Abstract Aqueous zinc batteries based on the conversion‐type sulfur cathodes are promising in energy storage system due to the high theoretical energy density, low cost, and good safety. However, the multi‐electron solid‐state intermediate conversion reaction of sulfur cathodes generally possess sluggish kinetics, which leads to lower discharge voltage and inefficient sulfur utilization, thus suppressing the practical energy density. Herein, sulfur nanoparticles derived from metal–organic frameworks confined in situ within electrospun fibers derived sulfur and nitrogen co‐doped carbon nanofibers (S@S,N−CNF) composite, which possesses yolk–shell S@C nanostructure, is fabricated through successive sulfidation, pyrolysis, and sulfide oxidation processes, and served as a high‐performance cathode material for Zn−S battery. The S and N dopants on carbon can collectively catalyse sulfur reduction reaction (SRR) by lowering energy barrier and accelerating kinetics to increase discharge voltage and specific capacity. Meanwhile, the yolk–shell S@C structure with spatially confined S nanoparticle yolks is beneficial to improve charge transfer and lower activation energy, thus further expediting SRR kinetics. Furthermore, extensive density functional theory (DFT) calculations reveal that S and N dual‐doping can thermodynamically and dynamically reduce the energy barrier of rate‐determining step (i.e., the transformation of *ZnS 4 into *ZnS 2 ) for the overall SRR, thereby significantly accelerating SRR kinetics.
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
慧子发布了新的文献求助10
1秒前
firewood完成签到,获得积分10
2秒前
杨子怡发布了新的文献求助10
2秒前
可爱的函函的应助被清晰采纳,获得10
3秒前
4秒前
4秒前
咸蛋黄巧克力完成签到,获得积分10
4秒前
cbx发布了新的文献求助10
5秒前
马轩完成签到,获得积分10
6秒前
小蘑菇的应助被zmj采纳,获得10
6秒前
shelemi发布了新的文献求助10
6秒前
希望天下0贩的0的应助被perry采纳,获得10
6秒前
6秒前
超级的自行车完成签到,获得积分20
7秒前
李萌萌发布了新的文献求助10
7秒前
Hello的应助被福星高照采纳,获得10
7秒前
柠木发布了新的文献求助10
7秒前
zhaoqian发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
8秒前
kaio_escolar的应助被岑岑岑采纳,获得10
8秒前
月落无痕97完成签到 ,获得积分0
8秒前
iedq完成签到 ,获得积分0
9秒前
9秒前
10秒前
10秒前
11秒前
11秒前
11秒前
11秒前
学术大佬完成签到,获得积分20
11秒前
12秒前
14秒前
学术大佬发布了新的文献求助10
14秒前
研究人完成签到 ,获得积分10
14秒前
朴素傲松发布了新的文献求助10
14秒前
Phoebe发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
15秒前
15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
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 1000
Электротехническая система магнитожидкостной герметизации валов регулируемых электродвигателей 800
日本語と中国語及びチベット・ビルマ語の語源関連性に関する分析 800
Practical Manual of Forensic Psychophysiology: Methodology, Execution, and Fields of Application 800
Holistic Discourse Analysis, Second Edition by Robert E. Longacre 666
The Basics of Practical Optimization, Second Edition 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 内科学 复合材料 催化作用 心理学 人工智能 细胞生物学 光电子学 无机化学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7973410
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9438214
关于积分的说明 21055399
捐赠科研通 7549668
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3373716
关于科研通互助平台的介绍 2508731
邀请新用户注册赠送积分活动 2406772