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MOF-derived Co–Mo bimetallic heterostructures for the selective trapping and conversion of polysulfides in lithium–sulfur batteries
Inorganic Chemistry Frontiers ( IF 6.1 ) Pub Date : 2024-10-23 , DOI: 10.1039/d4qi01249f Rongmei Zhu, Yuxuan Jiang, Bingxin Sun, Wang Zhang, Huan Pang
Inorganic Chemistry Frontiers ( IF 6.1 ) Pub Date : 2024-10-23 , DOI: 10.1039/d4qi01249f Rongmei Zhu, Yuxuan Jiang, Bingxin Sun, Wang Zhang, Huan Pang
Lithium–sulfur batteries (LSBs) are promising energy storage systems, but their practical application is hindered by the polysulfide shuttle effect and slow redox kinetics. To address these challenges, we constructed ZIF-67@CoSx/MoO3 with a core–shell structure and CoSx/MoO3 with a hollow structure as separator-modified materials for LSBs by varying the degree of sulfidation of ZIF-67. The high intrinsic conductivity of CoSx facilitated ion transfer between the cathode and separator. Additionally, the introduction of MoO3 formed a heterogeneous structure with CoSx that enhanced the adsorption of LiPSs. Via in situ UV-vis and electrochemical impedance spectroscopy testing, we demonstrated the preferred selective trapping and conversion of LiPSs by CoSx/MoO3. As a result of the synergistic effect of the bimetallic heterogeneous structure, the modified LSB exhibited excellent cycling stability, with a capacity decay rate of only 0.041% after 500 cycles at 1C. Moreover, it achieved a high discharge capacity of 632 mA h g−1 at 2C. This work provides a novel concept for MOF-derived heterogeneous structures to be applied in high-performance LSBs.
中文翻译:
MOF 衍生的 Co-Mo 双金属异质结构,用于锂硫电池中多硫化物的选择性捕获和转化
锂硫电池 (LSB) 是很有前途的储能系统,但其实际应用受到多硫化物穿梭效应和缓慢氧化还原动力学的阻碍。为了应对这些挑战,我们通过改变 ZIF-67 的硫化程度,构建了具有核壳结构的 ZIF-67@CoSx/MoO3 和具有中空结构的 CoSx/MoO3 作为 LSB 的隔膜改性材料。CoSx 的高本征电导率促进了阴极和隔膜之间的离子转移。此外,MoO3 的引入与 CoSx 形成异质结构,增强了 LiP 的吸附。原位通孔紫外-可见分光光和电化学阻抗谱测试,我们证明了 CoSx/MoO3 对 LiPSs 的优选选择性捕获和转换。由于双金属非均相结构的协同作用,改性后的 LSB 表现出优异的循环稳定性,在 1C 下循环 500 次后容量衰减率仅为 0.041%。此外,它在 2C 下实现了 632 mA h g-1 的高放电容量。这项工作为 MOF 衍生的非均相结构应用于高性能 LSB 提供了一个新概念。
更新日期:2024-10-23
中文翻译:
MOF 衍生的 Co-Mo 双金属异质结构,用于锂硫电池中多硫化物的选择性捕获和转化
锂硫电池 (LSB) 是很有前途的储能系统,但其实际应用受到多硫化物穿梭效应和缓慢氧化还原动力学的阻碍。为了应对这些挑战,我们通过改变 ZIF-67 的硫化程度,构建了具有核壳结构的 ZIF-67@CoSx/MoO3 和具有中空结构的 CoSx/MoO3 作为 LSB 的隔膜改性材料。CoSx 的高本征电导率促进了阴极和隔膜之间的离子转移。此外,MoO3 的引入与 CoSx 形成异质结构,增强了 LiP 的吸附。原位通孔紫外-可见分光光和电化学阻抗谱测试,我们证明了 CoSx/MoO3 对 LiPSs 的优选选择性捕获和转换。由于双金属非均相结构的协同作用,改性后的 LSB 表现出优异的循环稳定性,在 1C 下循环 500 次后容量衰减率仅为 0.041%。此外,它在 2C 下实现了 632 mA h g-1 的高放电容量。这项工作为 MOF 衍生的非均相结构应用于高性能 LSB 提供了一个新概念。