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organopolysulfides as high-performance cathode materials for rechargeable aluminum-ion batteries

Journal of Materials Science & Technology 2023年第23期154卷 159-165页

作者： Weiqin Chu Xu Zhang Fulong Zhu Shuaixia Li Yongzhu Fu Haijun Yu Institute of Advanced Battery Materials and Devices Faculty of Materials and Manufacturing Beijing University of Technology Beijing 100124 China Key Laboratory of Advanced Functional Materials Ministry of Education Beijing University of Technology Beijing 100124 China College of Chemistry Zhengzhou University Zhengzhou 450001 China

The development of aluminum-ion batteries(AIBs)is significantly confined by the limited high-performance cathode materials.Herein,organopolysulfides are investigated as active cathode materials to fabricate AIBs.A liquid-phase phenyl tetrasulfide(PTS)can deliver a capacity above 600 mAh g−1 after activation,with the maintenance of 253 mAh g−1 after 100 cycles.Owing to the different S locations,PTS shows several voltage plateaus and an average voltage of∼0.7 V vs.Al3+/Al with no decay upon cycling.More importantly,the liquid PTS can serve as a high-Coulombic-efficiency cathode(∼99.88%±0.57%after stabilization),enlighting the design of high-efficiency and low-resistance conversion-type cathode materials for AIBs.By experimental characterizations accompanied by theoretical calculations,it is found that PTS undergoes stepwise reaction procedures during discharge with final products of Al2S3 and AlCl2-coordinated phenyl sulfide,and partially reforms with elemental S and other organopolysulfides during charge.This study demonstrates new opportunities for the design of high-efficiency conversion-type cathode materials for advanced AIBs.

关键词： Aluminum-ion batteries Cathode materials organopolysulfides High coulombic efficiency

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