In Situ Polymerized PAN-Assisted S/C Nanosphere with Enhanced High-Power Performance as Cathode for Lithium/Sulfur Batteries

材料科学 阴极 原位 硫黄 化学工程 聚合 锂(药物) 原位聚合 聚合物 纳米技术 复合材料 化学 有机化学 冶金 物理化学 内分泌学 工程类 医学
作者
Hao Hu,Haoyan Cheng,Zheng‐Fei Liu,Guojian Li,Qian-Chen Zhu,Ying Yu
出处
期刊:Nano Letters [American Chemical Society]
卷期号:15 (8): 5116-5123 被引量:131
标识
DOI:10.1021/acs.nanolett.5b01294
摘要

Carbonaceous and polymer materials are extensively employed as conductor and container to encapsulate sulfur particles and limit polysulfide dissolution. Even so, high-power performance is still far from satisfaction due to the expansion and collapse of the electrode materials during thousands of charge–discharge process. Herein, it is found that colloidal carbon sphere with high elastic coefficient can be utilized as a framework to load sulfur, which can trap soluble polysulfides species in the pores within the sphere and efficaciously improve the electronic conductivity of the cathode. After modified by polyaniline (PAN) through in situ polymerization, PAN-assisted S/C nanosphere (PSCs-73, with 73 wt % sulfur) effectively minimize polysulfide diffusion, enhance the electron transfer rate and overcome the problem of volume expansion. The fabricated PSCs-73 cell shows outstanding long high-power cycling capability over 2500 charge/discharge cycles with a capacity decay of 0.01% per cycle at 5 C. Substantially, this composite can drive 2.28 W white indicators of LED robustly after minutes of charging by three lithium batteries in series, showing a promising potential application in the future.

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