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Tailoring polysulfide trapping and kinetics by engineering hollow carbon bubble nanoreactors for high-energy Li-S pouch cells

引用

Nano Research 2021年第5期14卷 1355-1363页

作者： Lei Wang Shuangke Liu Jin Hu Xianan Zhang Xin Li Guanhua Zhang Yujie Li Chunman Zheng Xiaobin Hong Huigao Duan National Engineering Research Center for High Efficiency Grinding College of Mechanical and Vehicle EngineeringHunan UniversityChangsha410082China College of Aerospace Science and Engineering National University of Defense TechnologyChangsha410073China School of Mechatronics Engineering and Automation Foshan UniversityFoshan528225China

Despite great progress of lithium-sulfur(Li-S)battery performance at the laboratory-level,both key parameters and challenges at cell scales to achieve practical high energy density require high-sulfur-loading cathodes and lean ***,a novel carbon foam integrated by hollow carbon bubble nanoreactors with ultrahigh pore volume of 6.9 cm3·g−1 is meticulously designed for ultrahigh sulfur content up to 96 wt.%.Tailoring polysulfide trapping and ion/electron transport kinetics during the charge-discharge process can be achieved by adjusting the wall thickness of hollow carbon *** a further in-depth understanding of electrochemical reaction mechanism for the cathode is impelled by the in-situ Raman *** a result,the as-prepared cathode delivers high specific capacitances of 1,269 and 695 mAh·g−1 at 0.1 and 5 C,***,Li-S pouch cells with high areal sulfur loading of 6.9 mg·cm−2 yield exceptional practical energy density of 382 Wh·kg−1 under lean electrolyte of 3.5µL·mg−1,which demonstrates the great potential for realistic high-energy Li-S batteries.

关键词： hollow carbon bubble nanoreactors ultrahigh pore volume tunable wall thickness high energy density lithium-sulfur batteries

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