Tubular CoFeP@CN as a Mott-Schottky catalyst with multiple adsorption sites for robust lithium−sulfur batteries
Zhang, Chaoqi (Universitat de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica i Biomèdica)
Du, Ruifeng (Institut de Recerca en Energia de Catalunya)
Jacas Biendicho, Jordi (Institut de Recerca en Energia de Catalunya)
Yi, Mingjie (Harbin Institute of Technology (Shenzhen, Xina))
Xiao, Ke (Universitat de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica i Biomèdica)
Yang, Dawei (Institut de Recerca en Energia de Catalunya)
Zhang, Ting (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Wang, Xiang (Universitat de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica i Biomèdica)
Arbiol i Cobos, Jordi (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Llorca, Jordi (Universitat Politècnica de Catalunya. Departament d'Enginyeria Química)
Zhou, Yingtang (Zhejiang Ocean University)
Morante, Joan Ramon (Institut de Recerca en Energia de Catalunya)
Cabot, Andreu (Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats)

Data:	2021
Resum:	The shuttle effect and the sluggish reaction kinetics of lithium polysulfide (LiPS) seriously compromise the performance of lithium-sulfur batteries (LSBs). To overcome these limitations and enable the fabrication of robust LSBs, here the use of a Mott-Schottky catalyst based on bimetallic phosphide CoFeP nanocrystals supported on carbon nitride tubular nanostructures as sulfur hosts is proposed. Theoretical calculations and experimental data confirm that CoFeP@CN composites are characterized by a suitable electronic structure and charge rearrangement that allows them to act as a Mott-Schottky catalyst to accelerate LiPS conversion. In addition, the tubular geometry of CoFeP@CN composites facilitates the diffusion of Li ions, accommodates volume change during the reaction, and offers abundant lithiophilic/sulfiphilic sites to effectively trap soluble LiPS. Therefore, S@CoFeP@CN electrodes deliver a superior rate performance of 630 mAh g at 5 C, and remarkable cycling stability with 90. 44% capacity retention over 700 cycles. Coin cells with high sulfur loading, 4. 1 mg cm, and pouch cells with 0. 1 Ah capacities are further produced to validate their superior cycling stability. In addition, it is demonstrated here that CoFeP@CN hosts greatly alleviate the often overlooked issues of low energy efficiency and serious self-discharging in LSBs.
Ajuts:	Ministerio de Economía y Competitividad ENE2017-85087-C3 Ministerio de Economía y Competitividad SEV-2017-0706 Ministerio de Economía y Competitividad ENE2016-77798-C4-3-R Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2017/SGR-1246 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2017/SGR-327 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2017/SGR-128 Ministerio de Ciencia e Innovación RTI2018-093996-B-C31
Drets:	Tots els drets reservats.
Llengua:	Anglès
Document:	Article ; recerca ; Versió sotmesa a revisió
Matèria:	Carbon nitrides ; Lithium-sulfur batteries ; Metal phosphides ; Mott-Schottky heterostructure ; Polysulfides ; Shuttle effect
Publicat a:	Advanced Energy Materials, Vol. 11, issue 24 (June 2021) , art. 2100432, ISSN 1614-6840

DOI: 10.1002/aenm.202100432

Preprint 26 p, 656.1 KB

El registre apareix a les col·leccions:
Documents de recerca > Documents dels grups de recerca de la UAB > Centres i grups de recerca (producció científica) > Ciències > Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2)
Articles > Articles de recerca
Articles > Articles publicats