Deciphering the Modulation Essence of p Bands in Co-Based Compounds on Li-S Chemistry
Deciphering the Modulation Essence of p Bands in Co-Based Compounds on Li-S Chemistry
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解读Li-S化学钴基化合物中p带的调制本质
DOI：
10.1016/j.joule.2018.08.010
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发表时间：
2018-12
期刊：
影响因子：
39.8
通讯作者：
Yitai Qian
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Jianbin Zhou;Xiaojing Liu;Linqin Zhu;Jie Zhou;Yong Guan;Liang Chen;Shuwen Niu;Jinyan Cai;Da Sun;Yongchun Zhu;Jin Du;Gongming Wang;Yitai Qian
尽管金属基化合物已被广泛用作硫阴极添加剂，但通常观察到一种材料与另一种材料的电化学性能存在较大差异，这不能简单地用吸附能力来解释。在此，我们系统地研究了具有固定金属阳离子和各种非金属阴离子的钴基化合物的Li-S化学动力学行为，并破译了阴离子的内在调制本质。在钴基化合物中，CoP 表现出最低的多硫化物转化过电势。即使在40.0 C时，S@CoP/rGO仍然提供417.3 mA hr g(-1)的高容量和前所未有的137.3 kW kg(-1)的功率密度，代表了最佳的倍率性能。 DFT 分析表明，性能变化主要源于 p 带中心的移动，它调节了界面电子转移动力学。这项工作可以释放锂硫电池及其他领域能带工程的潜力。
Despite the fact that metal-based compounds have been extensively used as sulfur cathode additives, large variations in electrochemical performance have been commonly observed from one material to another, which cannot be simply explained by the adsorption capability. Herein, we have systematically studied the kinetic behaviors of Li-S chemistry on Co-based compounds with fixedmetal cation and varied non-metal anions, and deciphered the intrinsic modulation essence of the anions. Among the Co-based compounds, CoP exhibits the lowest overpotential for polysulfide transformation. Even at 40.0 C, S@CoP/rGO still delivers a high capacity of 417.3 mA hr g(-1) and an unprecedented power density of 137.3 kW kg(-1), representing the best rate performance. DFT analysis reveals that the performance variations mainly originate from the shift of p band centers, which modulate the interfacial electron transfer dynamics. This work could unlock the potential of band engineering for Li-S batteries and beyond.
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