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Sulfur-doped hard carbon hybrid anodes with dual lithium-ion/metal storage bifunctionality for high-energy-density lithium-ion batteries

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Carbon Energy 2023年第1期5卷 71-81页

作者： Sungmin Cho Jong Chan Hyun Son Ha yeonhua choi Honggyu Seong Jaewon choi Hyoung-Joon Jin Young Soo Yun Program in Environmental and Polymer Engineering Inha UniversityIncheonSouth Korea KU-KIST Graduate School of Converging Science and Technology Korea UniversitySeoulSouth Korea Departmant of Chemistry and Research Institute of Natural Science Gyeongsang National UniversityJinjuSouth Korea Department of Polymer Science and Engineering Inha UniversityIncheonSouth Korea Division of Energy Engineering Kangwon National UniversityGangwon-doSouth Korea

Bifunctional hybrid anodes(BHAs),which are both a high-performance active host material for lithium-ion storage as well as a guiding agent for homogeneous lithium metal nucleation and growth,exhibit significant potential as anodes for next-generation high-energy-density lithium-ion batteries(LIBs).In this study,sulfur-doped hard carbon nanosphere assemblies(S-HCNAs)were prepared through a hydrothermal treatment of a liquid organic precursor,followed by high-temperature thermal annealing with elemental sulfur for application as BHAs for *** a carbonate-based electrolyte containing fluoroethylene carbonate additive,the S-HCNAs showed high lithium-ion storage capacities in sloping as well as plateau voltage sections,good rate capabilities,and stable *** addition,high average Coulombic efficiencies(CEs)of~96.9%were achieved for dual lithium-ion and lithium metal storage *** the LIB full-cell tests with typical NCM811 cathodes,the S-HCNA-based BHAs containing~400 mA h g^(−1) of excess lithium led to high energy and power densities of~500Wh kg^(−1) and~1695Wkg^(−1),respectively,and a stable cycling performance with~100%CEs was achieved.

关键词： hard carbon hybrid anode lithium-ion batteries lithium metal anode lithium metal batteries sulfur-doped carbon

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