Combined Defect and Heterojunction Engineering in ZnTe/CoTe2@NC Sulfur Hosts Toward Robust Lithium-Sulfur Batteries
Huang, Chen (Universitat de Barcelona. Departament de Química)
Yu, Jing (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Li, Canhuang (Universitat de Barcelona. Departament de Química)
Cui, Zhibiao (South China Normal University. School of Chemistry)
Zhang, Chaoqi (Institut de Recerca en Energia de Catalunya)
Zhang, Chaoyue (Lanzhou University. School of Physical Science & Technology)
Nan, Bingfei (Institut de Recerca en Energia de Catalunya)
Li, Junshan (Chengdu University. Institute for Advanced Study)
Arbiol i Cobos, Jordi (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Cabot i Codina, Andreu (Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats)

Data:	2023
Resum:	Lithium-sulfur batteries (LSBs) are feasible candidates for the next generation of energy storage devices, but the shuttle effect of lithium polysulfides (LiPSs) and the poor electrical conductivity of sulfur and lithium sulfides limit their application. Herein, a sulfur host based on nitrogen-doped carbon (NC) coated with small amount of a transition metal telluride (TMT) catalyst is proposed to overcome these limitations. The properties of the sulfur redox catalyst are tuned by adjusting the anion vacancy concentration and engineering a ZnTe/CoTe2 heterostructures. Theoretical calculations and experimental data demonstrate that tellurium vacancies enhance the adsorption of LiPSs, while the formed TMT/TMT and TMT/C heterostructures as well as the overall architecture of the composite simultaneously provide high Li+ diffusion and fast electron transport. As a result, v-ZnTe/CoTe2atsignNC/S sulfur cathodes show excellent initial capacities up to 1608 mA h g-1 at 0. 1C and stable cycling with an average capacity decay rate of 0. 022% per cycle at 1C during 500 cycles. Even at a high sulfur loading of 5. 4 mg cm-2, a high capacity of 1273 mA h g-1 at 0. 1C is retained, and when reducing the electrolyte to 7. 5 µL mg-1, v-ZnTe/CoTe2@NC/S still maintains a capacity of 890. 8 mA h g-1 after 100 cycles at 0. 1C.
Ajuts:	Agencia Estatal de Investigación ENE2016-77798-C4-3-R Agencia Estatal de Investigación PID2020-116093RB-C43 Ministerio de Ciencia e Innovación CEX2021-001214-S European Commission 823717 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2021/SGR-00457 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2021/SGR-01581
Drets:	Aquest material està protegit per drets d'autor i/o drets afins. Podeu utilitzar aquest material en funció del que permet la legislació de drets d'autor i drets afins d'aplicació al vostre cas. Per a d'altres usos heu d'obtenir permís del(s) titular(s) de drets.
Llengua:	Anglès
Document:	Article ; recerca ; Versió sotmesa a revisió
Matèria:	Transition metal telluride ; Tellurium vacancies ; Heterostructure ; Lithium-sulfur battery ; Lithiumpolysulfides
Publicat a:	Advanced functional materials, Vol. 33, Issue 46 (November 2023) , art. 2305624, ISSN 1616-3028

DOI: 10.1002/adfm.202305624

Preprint 39 p, 3.3 MB

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