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Regulating f orbital of Tb electronic reservoir to activate stepwise and dual-directional sulfur conversion reaction

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InfoMat 2023年第1期5卷 125-138页

作者： Shuang Yu Shuo Yang Dong Cai Huagui Nie Xuemei Zhou Tingting Li Ce Liang Haohao Wang Yangyang Dong Rui Xu Guoyong Fang Jinjie Qian Yongjie Ge Yue Hu Zhi Yang Key Laboratory of Carbon Materials of Zhejiang Province Wenzhou UniversityWenzhouPeople's Republic of China College of Electrical and electronic Engineering Wenzhou UniversityWenzhouPeople's Republic of China

The sluggish kinetics in multistep sulfur redox reaction with different energy requirements for each step,is considered as the crucial handicap of lithium–sulfur(Li–S)*** an electron reservoir,which can dynamically release electron to/accept electron from sulfur species during dis-charge/charge,is the ideal strategy for realizing stepwise and dual-directional polysulfide ***,a single Tb^(3+/4+)oxide with moderate unfilled f orbital is synthetized as an electron reservoir to optimize polysulfide adsorption via Tb–S and N…Li bonds,reduce activation energy barrier,expe-dite electron/Li+transport,and selectively catalyze both long-chain and short-chain polysulfide conversions during charge and *** a result,Tb electron reservoir enables stable operation of low-capacity decay(0.087%over 500 cycles at 1 C),high sulfur loading(5.2 mg cm^(2))and electrolyte-starved(7.5μL mg^(-1))Li–S *** work could unlock the potential of f orbital engineering for high-energy battery systems.

关键词： electronic reservoir lithium-sulfur battery sulfur redox reaction kinetics unfilled f orbital

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