Conductive Polymer Coated Layered Double Hydroxide as a Novel Sulfur Reservoir for Flexible Lithium‐Sulfur Batteries

材料科学 聚吡咯 化学工程 阴极 硫黄 涂层 电极 多硫化物 锂硫电池 吸附 纳米技术 聚合物 电化学 电解质 聚合 复合材料 化学 有机化学 工程类 物理化学 冶金
作者
Hanghang Dong,Shuo Qi,Lei Wang,Xianfei Chen,Yao Xiao,Yong Wang,Bing Sun,Guoxiu Wang,Shuangqiang Chen
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:19 (30): e2300843-e2300843 被引量:60
标识
DOI:10.1002/smll.202300843
摘要

Lithium-sulfur battery (LSB) is widely regarded as the most promising next-generation energy storage system owing to its high theoretical capacity and low cost. However, the practical application of LSBs is mainly hampered by the low electronic conductivity of the sulfur cathode and the notorious "shuttle effect", which lead to high voltage polarization, severe over-charge behavior, and rapid capacity decay. To address these issues, a novel sulfur reservoir is synthesized by coating polypyrrole (PPy) thin film on hollow layered double hydroxide (LDH) (PPy@LDH). After compositing with sulfur, such PPy@LDH-S cathode shows a multi-functional effect to reserve lithium polysulfides (LiPSs). In addition, the unique architecture provides sufficient inner space to encapsulate the volume expansion and enhances the reaction kinetics of sulfur-based redox chemistry. Theoretical calculations have illustrated that the PPy@LDH has shown stronger chemical adsorption capability for LiPSs than those of porous carbon and LDH, preventing the shuttling of LiPSs and enhancing the nucleation affinity of liquid-solid conversion. As a result, the PPy@LDH-S electrode delivers a stable cycling performance and a superior rate capability. Flexible battery has demonstrated this PPy@LDH-S electrode can work properly with treatments of bending, folding, and even twisting, paving the way for wearable devices and flexible electronics.
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