Electrocatalytic MOF‐Carbon Bridged Network Accelerates Li+‐Solvents Desolvation for High Li+ Diffusion toward Rapid Sulfur Redox Kinetics

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作者
Linge Li,Haifeng Tu,Jian Wang,Mingchao Wang,Wanfei Li,Xiang Li,Fangmin Ye,Qinghua Guan,Fengyi Zhu,Yupeng Zhang,Yuzhen Hu,Cheng Yan,Hongzhen Lin,Meinan Liu
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:33 (13) 被引量:63
标识
DOI:10.1002/adfm.202212499
摘要

Abstract Lithium‐sulfur batteries are famous for high energy density but prevented by shuttling effect and sluggish electrochemical conversion kinetics due to the high energy barriers of Li + transport across the electrode/electrolyte interface. Herein, the Li + ‐solvents dissociation kinetics is catalyzed and stimulated by designing a carbon bridged metal‐organic framework (MOF@CC), aimed at realizing increased bare Li + transport for the rapid conversion kinetics of sulfur species. Theoretical simulations and spectroscopic results demonstrate that the bridged MOF@CC well grants a special transport channel for accelerating Li + benefited from aggregated anion/cation clusters. Moreover, the CN bridge between ‐NH 2 ligand in MOF and carbon shell enhances electron exchange, and thus promotes polysulfide catalytic efficiency and hinder polysulfide aggregation and accumulation. With the MOF@CC‐modified separators, the assembled Li/S batteries deliver a reversible capability of 1063 mAh g ‐1 at 0.5 C, a capacity retention of 88% after 100 cycles, and a high‐rate performance of 765 mAh g −1 at 5 C. Moreover, the large areal pouch cell with 100 µm Li foil and lean electrolyte is capable of stabilizing 855 mAh g −1 after 70 cycles. These results well demonstrate the efficiency of catalyzing desolvation for fast Li+ transport kinetics and the conversion of polysulfides.
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