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Erschienen in: Rare Metals 2/2023

11.11.2022 | Original Article

Ni3FeN anchored on porous carbon as electrocatalyst for advanced Li–S batteries

verfasst von: Shi-Min Wang, Hua-Ni Li, Gen-Fu Zhao, Lu-Fu Xu, Dang-Ling Liu, Yong-Jiang Sun, Hong Guo

Erschienen in: Rare Metals | Ausgabe 2/2023

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Abstract

Lithium–sulfur (Li–S) battery is one of the new-generation energy storage systems with great potential. However, the development of Li–S battery now is hampered by the shuttle effect and depressed redox kinetics. Herein, we report a composite of Ni3FeN nanoparticles anchored in grid-like porous carbon (PC) spheres as an effective cathode electrocatalyst with simultaneous polysulfide trapping and rapid polysulfides conversion in Li–S battery. The multi-cavity structure of PC with high-efficiency encapsulation ability can significantly improve sulfur utilization and confinement. Furthermore, Ni3FeN nanoparticles embedded in PC cavities render highly active catalytic sites to promote the redox conversion of solvated polysulfide, as revealed by the electrochemical results. Moreover, the catalytic mechanism is further analyzed through density functional theory calculations and in-situ Fourier transform infrared analysis. As a result, PC@Ni3FeN@S cathode delivers an outstanding capacity of 1294 mAh·g−1 at 0.1C and low decay rates of 0.10% per cycle over 500 cycles at 0.5C.

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Zurück zum Zitat Zhao S, Kang YJ, Liu MJ, Wen BH, Fang Q, Tang YY, He SC, Ma X, Liu MK, Yan Y. Modulating the electronic structure of nanomaterials to enhance polysulfides confinement for advanced lithium–sulfur batteries. J Mater Chem A. 2021;9:18972. https://doi.org/10.1039/D1TA02741G.CrossRef Zhao S, Kang YJ, Liu MJ, Wen BH, Fang Q, Tang YY, He SC, Ma X, Liu MK, Yan Y. Modulating the electronic structure of nanomaterials to enhance polysulfides confinement for advanced lithium–sulfur batteries. J Mater Chem A. 2021;9:18972. https://​doi.​org/​10.​1039/​D1TA02741G.CrossRef
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Metadaten
Titel
Ni3FeN anchored on porous carbon as electrocatalyst for advanced Li–S batteries
verfasst von
Shi-Min Wang
Hua-Ni Li
Gen-Fu Zhao
Lu-Fu Xu
Dang-Ling Liu
Yong-Jiang Sun
Hong Guo
Publikationsdatum
11.11.2022
Verlag
Nonferrous Metals Society of China
Erschienen in
Rare Metals / Ausgabe 2/2023
Print ISSN: 1001-0521
Elektronische ISSN: 1867-7185
DOI
https://doi.org/10.1007/s12598-022-02140-9

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