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Rationalizing the impact of oxygen vacancy on polysulfide conversion kinetics for highly efficient lithium-sulfur batteries

引用

Journal of Energy Chemistry 2023年第12期87卷 51-60,I0003页

作者： Ya Song Huan Li Junfeng Li Jinyu An Jiao-Jing Shao Guangmin Zhou School of Materials and Metallurgy Guizhou UniversityGuiyang 550025GuizhouChina School of Chemical Engineering and Advanced Materials The University of AdelaideAdelaideSA 5005Australia Shenzhen Geim Graphene Center Tsinghua Shenzhen International Graduate SchoolTsinghua UniversityShenzhen 518055GuangdongChina College of Civil Engineering Guizhou UniversityGuiyang 550025GuizhouChina

The“shuttle effect”of lithium polysulfides(LiPSs)is a huge challenge for practical use of high-energydensity lithium-sulfur(Li-S)batteries,and one of the main reasons is the sluggish kinetics of sulfur *** oxides are able to expedite the sulfur electrochemistry,and the structural defects enhance the adsorption-conversion ability of metal oxides for ***,a significant research gap still remains regarding the relationship between the oxygen vacancy concentration and the adsorptivecatalytic performance of metal ***,we establish a correlation between oxygen vacancy concentration and adsorptive-catalytic properties by using tungsten oxide(WO_(x))as model *** is revealed that high-concentration oxygen vacancy is beneficial for enhancing the binding between tungsten oxide and LiPSs,reducing the energy barrier of Li_(2)S decomposition,and promoting polysulfide conversion ***,the Li-S batteries using the tungsten oxide with high-concentration oxygen vacancies deliver high initial discharge capacity of 1169 mA h g^(-1)at 0.2 C and 865 mA h g^(-1)at 2 C,low attenuation rate of 0.064%per cycle over 1100 cycles at 2 *** a high sulfur area loading of 5.34 mg cm^(-2),the Li-S batteries still exhibit high initial gravimetric capacity of 982 mA h g^(-1)at 0.1 C and areal capacity of 5.92 mA h cm^(-2).This work promotes the feasibility of defect engineering on metal oxides as an effective mean to enhance the practicality of Li-S batteries.

关键词： shuttl eeffect Oxygen vacancy Interlayer Lithium-sulfur batteries

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