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Defect-rich Porous tubular graphitic carbon nitride with strong adsorption towards lithium polysulfides for high-performance lithium-sulfur batteries

引用

Journal of Materials Science & Technology 2022年第20期115卷 140-147页

作者： Heng Ma Xin Liu Ning Liu Yan Zhao Yongguang Zhang Zhumabay Bakenov Xin Wang School of Materials Science and Engineering Tianjin Key Laboratory of Materials Laminating Fabrication and Interface Control TechnologyHebei University of TechnologyTianjin 300130China Institute of Batteries LLC School of Engineering and Digital SciencesNational Laboratory AstanaNazarbayev University53 Kabanbay Batyr AvenueNur-Sultan 010000Kazakhstan South China Academy of Advanced Optoelectronics International Academy of Optoelectronics at ZhaoqingSouth China Normal UniversityGuangzhou 510006China

The commercialization of the lithium-sulfur(Li-S)batteries is severely hampered by the shuttle effect and sluggish kinetics of lithium polysulfides(Li PSs).In this study,Porous tubular graphitic carbon nitride(PTCN)was synthesized as the sulfur host by hydrothermal treatment,thermal shock and etching methods.By etching technology,the hollow nanotube tentacles grow on the tube wall of PTCN,the mesoporous appears on the inner wall,and a large number of nitrogen defects are introduced.The verticallyrooted hollow nanotube tentacles on the PTCN surface facilitate electron conduction for sulfur redox reactions.The hollow and porous architecture exposes plentiful active interfaces for accelerated redox conversion of polysulfide.Furthermore,the nitrogen defects in PTCN enable more excellent intrinsic conductivity,higher adsorbability and conversion catalytic activity to Li PSs.Based on the above synergetic effect,the batteries with PTCN/S cathodes realize a high discharge capacity of 504 m Ah g^(-1) at 4 C and a stable cycling behavior over 500 cycles with a low capacity decay of 0.063%per cycle.The results indicate a promising approach todesigning a high performance electrode material for Li-S batteries.

关键词： Lithium-sulfur batteries Porous tubular graphitic carbon nitride Sulfur host Nitrogen defects

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