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nbn quantum dots anchored hollow carbon nanorods as efficient polysulfide immobilizer and lithium stabilizer for Li-S full batteries

引用

Journal of Energy Chemistry 2024年第1期88卷 260-271,I0007页

作者： Fei Ma Zhuo Chen Katam Srinivas Ziheng Zhang Yu Wu Dawei Liu Hesheng Yu Yue Wang Xinsheng Li Ming-qiang Zhu Qi Wu Yuanfu Chen School of Integrated Circuit Science and Engineering and State Key Laboratory of Electronic Thin Films and Integrated DevicesUniversity of Electronic Science and TechnologyChengdu 610054SichuanChina College of Science and Institute of Oxygen Supply Center of Tibetan Studies(Everest Research Institute)Tibet UniversityLhasa 850000TibetChina College of Mechanical and Electronic Engineering Northwest A&F UniversityXianyang 712100ShaanxiChina

The shuttle effect of lithium polysulfides(LiPSs)and uncontrollable lithium dendrite growth seriously hinder the practical application of lithium-sulfur(Li-S)*** simultaneously address such issues,monodispersed Nb N quantum dots anchored on nitrogen-doped hollow carbon nanorods(nbn@NHCR)are elaborately developed as efficient Li PSs immobilizer and Li stabilizer for high-performance Li-S full *** functional theory(DFT)calculations and experimental characterizations demonstrate that the sulfiphilic and lithiophilic nbn@NHCR hybrid can not only efficiently immobilize the soluble Li PSs and facilitate diffusion-conversion kinetics for alleviating the shuttling effect,but also homogenize the distribution of Li+ions and regulate uniform Li deposition for suppressing Li-dendrite *** a result,the assembled Li-S full batteries(nbn@NHCR-S||Nb N@NHCR-Li)deliver excellent long-term cycling stability with a low decay rate of 0.031%per cycle over 1000 cycles at high rate of 2 *** at a high S loading of 5.8 mg cm^(-2)and a low electrolyte/sulfur ratio of 5.2μL mg^(-1),a large areal capacity of 6.2 mA h cm^(-2)can be achieved in Li-S pouch cell at 0.1 *** study provides a new perspective via designing a dual-functional sulfiphilic and lithiophilic hybrid to address serious issues of the shuttle effect of S cathode and dendrite growth of Li anode.

关键词： Dual-functional host nbn quantum dots Shuttle effect Dendrite-free Li anode Li-S full batteries

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