Implanting single-atom N2-Fe-B2 catalytic sites in carbon hosts to stabilize high-loading and lean-electrolyte lithium-sulfur batteries

多硫化物 材料科学 硫黄 电解质 催化作用 锂(药物) 碳纤维 氧化还原 氧化态 化学工程 无机化学 电极 复合材料 冶金 物理化学 有机化学 复合数 化学 内分泌学 工程类 医学
作者
Sha Li,Jiande Lin,Bin Chang,Daiwen Yang,De‐Yin Wu,Junhao Wang,Weijia Zhou,Hong Liu,Shuhui Sun,Li Zhang
出处
期刊:Energy Storage Materials [Elsevier BV]
卷期号:55: 94-104 被引量:79
标识
DOI:10.1016/j.ensm.2022.11.045
摘要

Lithium-sulfur (Li-S) batteries suffer from soluble lithium polysulfide (LiPS) shuttling and sluggish redox kinetics. The rational design of carbon-supported single-atom catalysts (SACs) as both LiPS immobilizers and sulfur redox promoters is of great significance for high-loading and lean-electrolyte Li-S batteries. However, the most popular nonpolar porphyrin-like transition metal-nitrogen (M-N4) SACs cannot maximize the catalytic activity of the metal center. Herein, a B, N co-coordinated N2-Fe-B2 SAC embedded in a B, N-rich carbon matrix (denoted as Fe SAs@BCN) is disclosed for the first time to construct state-of-the-art Li-S batteries. We reveal experimentally and theoretically that the asymmetric N2-Fe-B2 configuration not only rapidly captures LiPSs through strong Lewis acid-base interactions, but also greatly catalyzes the bidirectional sulfur redox chemistry by lowering the Li2S deposition/decomposition energy barriers. As such, the well-designed SACs enable Li-S batteries to promise extraordinary durability (82% retention over 1000 cycles at 5 C) and high areal capacities even under harsh sulfur mass loadings. More encouragingly, a 359 Wh kg−1 pouch cell with an ultrahigh loading of 11.6 mg·S cm−2 and a lean electrolyte to sulfur (E/S) ratio of 3 µL mg·S−1 is further demonstrated. This work shows that N2-Fe-B2 SACs hold great promise in realizing high-energy-density Li-S batteries.
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
小马甲应助病毒遗传学采纳,获得30
1秒前
1秒前
您晓发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
hyf完成签到,获得积分10
3秒前
OsamaKareem应助小橙子采纳,获得10
4秒前
4秒前
adrianwu完成签到 ,获得积分10
4秒前
ZZDXXX完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
细腻荔枝发布了新的文献求助10
5秒前
Yi羿发布了新的文献求助20
6秒前
不爱吃韭菜完成签到 ,获得积分10
6秒前
6秒前
hhh发布了新的文献求助10
7秒前
BC完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
xixi完成签到 ,获得积分10
9秒前
10秒前
hhh完成签到 ,获得积分10
11秒前
坚强的绿萝完成签到 ,获得积分10
12秒前
13秒前
14秒前
张志恒发布了新的文献求助10
15秒前
16秒前
研友_Zb1rln完成签到,获得积分10
19秒前
21秒前
爱吃草莓的菠萝完成签到,获得积分10
21秒前
21秒前
科研通AI6.3应助sisi采纳,获得10
22秒前
Crazy发布了新的文献求助10
22秒前
科研狗应助安然采纳,获得50
22秒前
张三爱科研完成签到 ,获得积分10
22秒前
URDGUYGUESKHLO完成签到 ,获得积分10
23秒前
科研通AI6.2应助您晓采纳,获得10
24秒前
旻主发布了新的文献求助10
25秒前
一叶扁舟。完成签到,获得积分10
25秒前
27秒前
锋回露转123完成签到,获得积分10
29秒前
蓝天发布了新的文献求助10
29秒前
高分求助中
Psychopathic Traits and Quality of Prison Life 1000
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 660
Signals, Systems, and Signal Processing 610
天津市智库成果选编 600
Forced degradation and stability indicating LC method for Letrozole: A stress testing guide 500
全相对论原子结构与含时波包动力学的理论研究--清华大学 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6451856
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8263628
关于积分的说明 17608877
捐赠科研通 5516453
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2903786
邀请新用户注册赠送积分活动 1880790
关于科研通互助平台的介绍 1722669