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Isolated diatomic Zn-Co metal–nitrogen/oxygen sites with synergistic effect on Fast catalytic kinetics of sulfur species in Li-S battery

引用

Journal of Energy Chemistry 2023年第4期79卷 505-514页

作者： Chun-Lei Song Qiao-Tong He Zhongyi Zeng Jing-Yan Chen Tian Wen Yu-Xiao Huang Liu-Chun Zhuang Wei Yi Yue-Peng Cai Xu-Jia Hong School of Chemistry South China Normal UniversityGuangzhou 510006GuangdongChina Guangzhou Municipal and Guangdong Provincial Key Laboratory of Molecular Target&Clinical Pharmacology the NMPA and State Key Laboratory of Respiratory DiseaseSchool of Pharmaceutical Sciences&the Fifth Affiliated Hospital Guangzhou Medical UniversityGuangzhou 511436GuangdongChina

Lithium-sulfur batteries are severely restricted by low electronic conductivity of sulfur and Li_(2)S,shuttle effect,and slow conversion reaction of lithium polysulfides(LiPSs).Herein,we report a facile and highyield strategy for synthesizing dual-core single-atom catalyst(ZnCoN_(4)O_(2)/CN)with atomically dispersed nitrogen/oxygen-coordinated Zn-Co sites on carbon nanosheets.Based on density functional theory(DFT)calculations and LiPSs conversion catalytic ability,ZnCoN_(4)O_(2)/CN provides dual-atom sites of Zn and Co,which could facilitate Li^(+)transport and Li_(2)S diffusion,and catalyze LiPSs conversion more effectively than homonuclear bimetallic single-atom catalysts or their simple mixture and previously reported singleatom catalysts.Li-S cell with ZnCoN_(4)O_(2)/CN modified separator showed excellent rate performance(789.4 mA h g^(-1)at 5 C)and stable long cycle performance(0.05%capacity decay rate at 6C with 1000cycles,outperforming currently reported single atomic catalysts for LiPSs conversion.This work highlights the important role of metal active centers and provides a strategy for producing multifunctional dual-core single atom catalysts for high-performance Li-S cells.

关键词： Dual-core single-atom catalysts Lithium polysulfides Fast catalytic kinetics Li_(2)S diffusion Li-S battery

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