Cobalt Ditelluride Meets Tellurium Vacancy : An Efficient Catalyst as a Multifunctional Polysulfide Mediator toward Robust Lithium-Sulfur Batteries
Gong, Qianhong (Henan University)
Yang, Dawei (Institut de Recerca en Energia de Catalunya)
Yang, Huiping (Xiamen University)
Wu, Konglin (Anhui University of Technology)
Zhang, Jie (Henan University)
Bi, Wei (Henan University)
Diao, Jiefeng (The University of Texas at Austin)
Li, Canhuang (Institut de Recerca en Energia de Catalunya)
Yu, Jing (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Zhang, Chao Yue (Institut de Recerca en Energia de Catalunya)
Li, Mengyao (Zhengzhou University)
Henkelman, Graeme (The University of Texas at Austin)
Arbiol i Cobos, Jordi (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Zhang, Qiaobao (Xiamen University)
Cabot i Codina, Andreu (Institut de Recerca en Energia de Catalunya)

Data:	2024
Resum:	The commercialization of lithium-sulfur batteries (LSBs) faces significant challenges due to persistent issues, such as the shuttle effect of lithium polysulfides (LiPSs) and the slow kinetics of cathodic reactions. To address these limitations, this study proposes a vacancy-engineered cobalt ditelluride catalyst (v-CoTe2) supported on nitrogen-doped carbon as a sulfur host at the cathode. Density functional theory calculations and experimental results indicate that the electron configuration modulation of v-CoTe2 enhances the chemical affinity and catalytic activity toward LiPS. Specifically, v-CoTe2 can strongly interact with PSs through multisite coordination, effectively facilitating the kinetics of the LiPS redox reaction. Furthermore, the introduction of Te vacancies generates a large number of spin-polarized electrons, further enhancing the reaction kinetics of LiPS. As a result, the v-CoTe2@S cathode demonstrates high initial capacity and excellent cyclic stability, maintaining 80. 4% capacity after 500 cycles at a high current rate of 3 C. Even under a high sulfur load of 6. 7 mg cm-2, a high areal capacity of 6. 1 mA h cm-2 is retained after 50 cycles. These findings highlight the significant potential of Te vacancies in CoTe2 as a sulfur host material for LSBs.
Ajuts:	Agencia Estatal de Investigación PID2020-116093RB-C43 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2021/SGR-00457 Ministerio de Ciencia e Innovación PRTR-C17.I1 Agencia Estatal de Investigación CEX2021-001214-S
Nota:	Altres ajuts: CERCA Programme/Generalitat de Catalunya
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:	Tellurium vacancies ; Cobalt ditelluride ; Lithium polysulfides ; Catalytic conversion ; Lithium-sulfur batteries
Publicat a:	ACS nano, Vol. 18, Issue 41 (October 2024) , p. 28382-28393, ISSN 1936-086X

DOI: 10.1021/acsnano.4c11068

Preprint 35 p, 1.8 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