Theoretical Calculation Guided Design of Single-Atom Catalysts toward Fast Kinetic and Long-Life Li–S Batteries

动能 催化作用 材料科学 Atom(片上系统) 化学 纳米技术 原子物理学 物理 物理化学 有机化学 量子力学 计算机科学 嵌入式系统
作者
Guangmin Zhou,Shiyong Zhao,Tianshuai Wang,Shize Yang,Bernt Johannessen,Hao Chen,Chenwei Liu,Yusheng Ye,Yecun Wu,Yucan Peng,Chang Liu,San Ping Jiang,Qianfan Zhang,Yi Cui
出处
期刊:Nano Letters [American Chemical Society]
卷期号:20 (2): 1252-1261 被引量:606
标识
DOI:10.1021/acs.nanolett.9b04719
摘要

Lithium–sulfur (Li–S) batteries are promising next-generation energy storage technologies due to their high theoretical energy density, environmental friendliness, and low cost. However, low conductivity of sulfur species, dissolution of polysulfides, poor conversion from sulfur reduction, and lithium sulfide (Li 2 S) oxidation reactions during discharge–charge processes hinder their practical applications. Herein, under the guidance of density functional theory calculations, we have successfully synthesized large-scale single atom vanadium catalysts seeded on graphene to achieve high sulfur content (80 wt % sulfur), fast kinetic (a capacity of 645 mAh g –1 at 3 C rate), and long-life Li–S batteries. Both forward (sulfur reduction) and reverse reactions (Li 2 S oxidation) are significantly improved by the single atom catalysts. This finding is confirmed by experimental results and consistent with theoretical calculations. The ability of single metal atoms to effectively trap the dissolved lithium polysulfides (LiPSs) and catalytically convert the LiPSs/Li 2 S during cycling significantly improved sulfur utilization, rate capability, and cycling life. Our work demonstrates an efficient design pathway for single atom catalysts and provides solutions for the development of high energy/power 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
Akim应助Shiyuan采纳,获得10
2秒前
kinlin发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
张勇振完成签到,获得积分10
2秒前
青云冰城完成签到,获得积分10
3秒前
Oguri_Cap发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
4秒前
4秒前
5秒前
氵灬发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
王伟发布了新的文献求助10
5秒前
无花果应助三十三采纳,获得10
6秒前
熊熊完成签到,获得积分10
6秒前
ZZZ完成签到,获得积分10
7秒前
小猪发布了新的文献求助10
7秒前
rachel发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
9秒前
今日晴完成签到,获得积分10
9秒前
领导范儿应助FQYJ采纳,获得10
10秒前
11秒前
芒果不忙发布了新的文献求助10
11秒前
张菲菲发布了新的文献求助10
12秒前
13秒前
我爱科研发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
14秒前
14秒前
三十三完成签到,获得积分10
14秒前
kinlin完成签到,获得积分10
15秒前
15秒前
15秒前
16秒前
英俊的铭应助梵蒂冈采纳,获得10
17秒前
18秒前
18秒前
18秒前
yg发布了新的文献求助10
19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
Encyclopedia of Cardiovascular Research and Medicine(2e) 820
自動車の空力技術 800
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 800
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 化学工程 工程类 有机化学 物理 复合材料 生物化学 内科学 细胞生物学 基因 遗传学 免疫学 冶金 光电子学 癌症研究
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7782028
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9321686
关于积分的说明 20384181
捐赠科研通 7369952
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3320250
关于科研通互助平台的介绍 2468018
邀请新用户注册赠送积分活动 2336167