Low temperature synthesis of hierarchically porous carbon host for durable lithium-sulfur batteries

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作者
Zongbin Zhao,Wenjuan Yin,Hong Li,Yiming Jiao,Dongyuan Lei,Yuyun Li,Junming Guo,Wei Bai,Mingwu Xiang
出处
期刊:Microporous and Mesoporous Materials [Elsevier BV]
卷期号:337: 111946-111946 被引量:6
标识
DOI:10.1016/j.micromeso.2022.111946
摘要

Porous carbons with abundant pores and good conductivity are the dominant sulfur host in lithium sulfur batteries. Herein, a facile simultaneous activation/carbonization with inexpensive FeCl3 and ZnCl2 as activators is employed to prepare sucrose derived porous carbon at low temperature of 600 °C. The as-prepared carbon materials not only have partial graphitization due to the FeCl3 catalysis, but also show abundant hierarchical porous structure with high specific surface area of 2104 m2 g−1 and large pore volume of 1.29 cm3 g−1, whilst obtaining a high yield of about 30 wt%. When used to encapsulate sulfur, the abundant porous structure is conductive to immobilizing polysulfides and buffering volume effect during charge/discharge. Owing to these structure merits and good electrical conductivity, the corresponding porous carbon/sulfur cathode with a sulfur content of 53 wt% delivers high first discharge capacity of 811 mAh g−1 at 0.2C. Even with 75 wt% sulfur, the reversible capacity of 446 mAh g−1 are also obtained after 200 cycles at 0.2C. Especially, a durable long life of 1000 cycles with a low capacity decay of 0.035% per cycle can be achieved at 1C when the sulfur content is 45 wt%. This work provides a scientific foundation for preparing high-performance porous carbon applied in energy-related storage/conversion.
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