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A high-loading and cycle-stable solid-phase conversion sulfur cathode using edible fungus slag-derived microporous carbon as sulfur host

引用

Nano Research 2023年第6期16卷 8360-8367页

作者： Hui Li Xiangjiang Wu Sijie Jiang Qian Zhang Yuliang Cao Hanxi Yang Feifei Cao Xinping Ai Hubei Key Laboratory of Electrochemical Power Sources College of Chemistry&Molecular ScienceWuhan UniversityWuhan 430072China College of Science Huazhong Agricultural UniversityWuhan 430070China

Developing a high sulfur(S)-loading cathode with high capacity utilization and long term cyclability is a key challenge for commercial implementation of Li-S battery *** overcome this challenge,we propose a solid-phase conversion sulfur cathode by using an edible fungus slag-derived porous carbon(CFS)as sulfur host to fabricate the S/CFS composite and meanwhile,utilizing the vinyl carbonate(VC)as co-solvent of the ether-based electrolyte to in-situ form a protective layer on the S/CFS composite surface through its nucleophilic reaction with the freshly generated lithium polysulfides(LiPSs)at the very beginning of initial discharge,thus isolating the interior sulfur from the outer electrolyte and inhibiting the further generation of soluble *** from the ultrahigh specific surface area of>3,000 m^(2)·g^(−1),ideal pore size of2.0 cm^(3)·g^(−1)of the CFS host matrix,the S/CFS cathode even with a high S-loading of 80 wt.%(based on the weight of S/CFS composite)can still operate in a solid-phase conversion manner in the VC-ether co-solvent electrolyte to exhibit a high reversible capacity of 1,557 mAh·g^(−1),a high rate capability with 50%remaining capacity at 2 A·g^(−1)and a high cycling efficiency of 99.9%over 500 *** results presented in this work suggest that a combined action of solid-phase conversion electrochemistry and nanoarchitectured host structure may provide a new path for the design and development of practical lithium-sulfur batteries.

关键词： lithium-sulfur batteries solid-phase conversion high sulfur loading cathode edible fungus slag-derived carbon nucleophilic reaction

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