Design of Novel Transition-Metal-Doped C6N2 with High-Efficiency Polysulfide Anchoring and Catalytic Performances toward Application in Lithium–Sulfur Batteries

多硫化物 材料科学 硫黄 催化作用 锂(药物) 化学工程 单层 过渡金属 无机化学 纳米技术 电解质 电极 化学 物理化学 有机化学 工程类 内分泌学 医学 冶金
作者
Cheng He,Yujun Liang,Wenxue Zhang
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:14 (25): 29120-29130 被引量:71
标识
DOI:10.1021/acsami.2c07285
摘要

Lithium-sulfur (Li-S) batteries are highly expected because of their high theoretical specific capacity and energy density. However, its application still faces challenges, including the shuttle effect affecting the sulfur reduction reaction, the high decomposition energy barrier of Li2S during charging, the volume change of sulfur, and the poor conductivity during charging and discharging. Here, combined with density functional theory and particle swarm optimization algorithm for the nitrogen carbide monolayer structural search (CmN8-m, m = 1-8), the surprising discovery is that a single metal-atom-doped C6N2 monolayer could effectively accelerate the conversion of lithium polysulfide and anchor lithium polysulfide during discharging and decrease the decomposition energy barrier of Li2S during charging. This "anchoring and catalyzing" mechanism effectively reduces the shuttle effect and greatly improves the reaction kinetics. Among a series of metal atoms, Cr is the best doping element, and it exhibits suitable adsorption energy for polysulfides and the lowest decomposition energy barrier for Li2S. This work opens up a new way for the development of transition-metal-doped carbon-nitrogen materials with an excellent catalytic activity for lithium polysulfide as cathode materials for 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
刚刚
耍酷的小刺猬完成签到,获得积分10
刚刚
完美天亦完成签到 ,获得积分10
刚刚
雾隐发布了新的文献求助10
1秒前
Ray羽曦~发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
依岩完成签到,获得积分10
2秒前
xkcat应助张张采纳,获得10
2秒前
思源应助蓝天采纳,获得10
2秒前
3秒前
lovesonic发布了新的文献求助20
3秒前
3秒前
3秒前
花开富贵王老师完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
NOW完成签到 ,获得积分10
4秒前
完美天亦关注了科研通微信公众号
5秒前
张张完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
HMZ完成签到,获得积分10
6秒前
LUOSHEN完成签到,获得积分10
6秒前
Nzoth完成签到,获得积分10
6秒前
孝顺的飞荷完成签到,获得积分10
6秒前
Ariels发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
8秒前
BANANA完成签到,获得积分10
8秒前
英吉利25发布了新的文献求助10
8秒前
Akim应助哈哈哈哈哈采纳,获得10
8秒前
小丸子发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
10秒前
danlip发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
10秒前
科研通AI2S应助依岩采纳,获得10
10秒前
lilichen完成签到,获得积分10
10秒前
reina发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
11秒前
高分求助中
The Wiley Blackwell Companion to Diachronic and Historical Linguistics 3000
HANDBOOK OF CHEMISTRY AND PHYSICS 106th edition 1000
ASPEN Adult Nutrition Support Core Curriculum, Fourth Edition 1000
Decentring Leadership 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
脑电大模型与情感脑机接口研究--郑伟龙 500
Genera Orchidacearum Volume 4: Epidendroideae, Part 1 500
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 6288091
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8106771
关于积分的说明 16957879
捐赠科研通 5353051
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2844680
邀请新用户注册赠送积分活动 1821869
关于科研通互助平台的介绍 1678089