MoS2/Mayenite Electride Hybrid as a Cathode Host for Suppressing Polysulfide Shuttling and Promoting Kinetics in Lithium–Sulfur Batteries

多硫化物 材料科学 阴极 扩散 离子键合 锂(药物) 电解质 化学物理 电导率 工作职能 扩散阻挡层 化学工程 金属 半导体 纳米技术 离子 化学 光电子学 电极 物理化学 热力学 有机化学 医学 物理 工程类 冶金 内分泌学 图层(电子)
作者
Niphat Thatsami,Parinya Tangpakonsab,Pornsawan Sikam,Tanveer Hussain,Orapa Tamwattana,Anucha Watcharapasorn,Pairot Moontragoon,Biswarup Pathak,Thanayut Kaewmaraya
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:16 (29): 37994-38005 被引量:4
标识
DOI:10.1021/acsami.4c05810
摘要

The commercial viability of emerging lithium-sulfur batteries (LSBs) remains greatly hindered by short lifespans caused by electrically insulating sulfur, lithium polysulfides (Li2Sn; 1 ≤ n ≤ 8) shuttling, and sluggish sulfur reduction reactions (SRRs). This work proposes the utilization of a hybrid composed of sulfiphilic MoS2 and mayenite electride (C12A7:e-) as a cathode host to address these challenges. Specifically, abundant cement-based C12A7:e- is the most stable inorganic electride, possessing the ultimate electrical conductivity and low work function. Through density functional theory simulations, the key aspects of the MoS2/C12A7:e- hybrid including electronic properties, interfacial binding with Li2Sn, Li+ diffusion, and SRR have been unraveled. Our findings reveal the rational rules for MoS2 as an efficient cathode host by enhancing its mutual electrical conductivity and surface polarity via MoS2/C12A7:e-. The improved electrical conductivity of MoS2 is attributed to the electron donation from C12A7:e- to MoS2, yielding a semiconductor-to-metal transition. The resultant band positions of MoS2/C12A7:e- are well matched with those of conventional current-collecting materials (i.e., Cu and Ni), electrochemically enhancing the electronic transport. The accepted charge also intensifies MoS2 surface polarity for attracting polar Li2Sn by forming stronger bonds with Li2Sn via ionic Li-S bonds than electrolytes with Li2Sn, thereby preventing polysulfide shuttling. Importantly, MoS2/C12A7:e- not only promotes rapid reaction kinetics by reducing ionic diffusion barriers but also lowers the Gibbs free energies of the SRR for effective S8-to-Li2S conversion. Beyond the reported applications of C12A7:e-, this work highlights its functionality as an electrode material to boost the efficiency of LSBs.
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
刚刚
坚强的橘子完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
今后应助任性的思远采纳,获得10
1秒前
1秒前
1秒前
2秒前
情怀应助奥本海草采纳,获得10
3秒前
peng发布了新的文献求助10
3秒前
大模型应助萧拾壹采纳,获得10
3秒前
4秒前
4秒前
科研通AI6.2应助Brittarrr采纳,获得10
5秒前
7秒前
7秒前
com发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
7秒前
drinkliu发布了新的文献求助10
7秒前
dong12发布了新的文献求助20
7秒前
8秒前
水寒完成签到,获得积分10
8秒前
少年啊完成签到,获得积分10
9秒前
xwz626发布了新的文献求助10
10秒前
长歌完成签到,获得积分10
10秒前
达格列净完成签到,获得积分20
11秒前
11秒前
yetong发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
12秒前
12秒前
慕青应助科研小狗采纳,获得10
12秒前
阿易完成签到 ,获得积分10
12秒前
yunyun完成签到,获得积分10
13秒前
小蘑菇应助蓝朱采纳,获得10
14秒前
14秒前
LSY28完成签到,获得积分10
14秒前
小玹雨完成签到,获得积分10
14秒前
达格列净发布了新的文献求助10
14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
内視鏡的に摘除しえた十二指腸乳頭部腫瘍の2例 660
On nonlinear stability of contact discontinuities. In: Hyperbolic problems: theory, numerics, applications (Stony Brook, NY, 1994) 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
微电子器件实验教程 400
The Neuroscience of Language 400
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 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7678764
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9243972
关于积分的说明 19926661
捐赠科研通 7249646
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3287224
关于科研通互助平台的介绍 2444982
邀请新用户注册赠送积分活动 2290401