Conductive Short‐Chain Sulfur Composites with Ultra‐High Sulfur Content as High‐Capacity Anode Materials for Na/K‐Ion Batteries

材料科学 硫黄 阳极 导电体 复合材料 离子 高压 冶金 电极 电压 电气工程 有机化学 工程类 物理化学 化学
作者
Ji‐Miao Xiao,Ze‐Lin Zheng,Guangming Zhu,Zi‐Jian Yi,Ningning Zhu,Ying Fang,Jun Long,Shu-zhu Zhao,Lin Liu,De− Shan Bin,Dan Li
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:35 (45) 被引量:5
标识
DOI:10.1002/adfm.202509100
摘要

Abstract Short‐chain sulfur species with high redox activity have significant applied implications as electrode materials for Na/K‐ion batteries. However, the synthesis of short‐chain sulfur composites that simultaneously feature high sulfur content and high conductivity remains a significant challenge. Herein, the facile fabrication of conductive short‐chain sulfur composite with ultra‐high sulfur content (42.5 wt%) for efficient Na/K‐ion storage is reported. The protocol relied only on the industrial pitch and elemental sulfur as precursor via a simple heat treatment at low temperature (e.g. 450 °C). Rich delocalized C═C and C═S bonds are introduced into the carbon skeleton, forming the spatial π‐electron conjugation and spatial sp 2 ‐hybridization, and resulting in a six‐order‐of‐magnitude enhancement of the electronic conductivity compared to the pitch‐derive carbon. The short‐chain sulfur species demonstrate superb reactivity with both Na‐ion and K‐ion without dissoluble polysulfide formation. A surface‐dominated storage mechanism enables outstanding electrode kinetics with diminished electrode deformation. As anodes, this composite delivers extraordinary reversible capacities for both Na‐ion (848 mAh g −1 ) and K‐ion (699 mAh g −1 ) storage with superior rate and promising cyclability. Moreover, this anode could even deliver impressive battery performances for K‐ion storage at a high mass loading (10.2 mg cm −2 ) of the active composite.
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