Published February 24, 2022 | Version v1
Publication Open

Enhanced Electrochemical Kinetics on Ni<sub>2</sub>P Polar Mediators Integrated with Graphene for Lithium–Sulfur Batteries

Creators

  • 1. Queen's University Belfast
  • 2. Harbin Institute of Technology
  • 3. Peking University
  • 4. Beijing Institute of Technology

Description

Abstract Lithium‐sulfur batteries have evoked intensive attention caused by the urgent requirement of energy storage devices with higher energy density, long cycle life, and low cost. However, the insulating nature and the soluble reaction intermediate products still hinder its large‐scale industry and acceptance by the market. Tremendous efforts focus on the composite of polar material and non‐polar material to solve the weaknesses of material insulating nature and soluble reaction intermediate products. However, the linkage form between these two generic materials has been ignored. In this paper, by using typical Ni 2 P as polar material and graphene as non‐polar material, the reaction kinetics changes and its intrinsic theories on behavior enhancement have been proved, which construct different binding type between polar and non‐polar materials. The Ni 2 P/PrGO delivers an improved high specific capacity of 1254.6 mAh g ‐1 than Ni 2 P/rGO at 0.2 C. The relevant X‐ray photoelectron spectroscopy result and the in situ electrochemical impedance spectroscopy tests prove that the linkage state between polar and non‐polar material has strong influence on the sulfur cathode reaction kinetics. The enhanced reaction kinetics and polar adsorption behavior bring the soft pack battery testing unit over 150 stable cycles with decay ratio of 0.19% for each cycle.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

أثارت بطاريات الليثيوم والكبريت المجردة اهتمامًا مكثفًا بسبب الحاجة الملحة لأجهزة تخزين الطاقة ذات الكثافة العالية للطاقة والعمر الطويل والتكلفة المنخفضة. ومع ذلك، فإن الطبيعة العازلة والمنتجات الوسيطة للتفاعل القابل للذوبان لا تزال تعيق صناعتها واسعةالنطاق وقبولها من قبل السوق. تركز الجهود الهائلة على مركب المواد القطبية والمواد غيرالقطبية لحل نقاط الضعف في الطبيعة العازلة للمواد والمنتجات الوسيطة للتفاعل القابل للذوبان. ومع ذلك، تم تجاهل نموذج الربط بين هاتين المادتين العامتين. في هذه الورقة، باستخدام ني 2 بي النموذجي كمادة قطبية والجرافين كمادة غيرقطبية، تم إثبات تغيرات حركية التفاعل ونظرياتها الجوهرية حول تعزيز السلوك، والتي تبني نوع ربط مختلف بين المواد القطبية وغيرالقطبية. يوفر Ni 2 P/PrGO قدرة نوعية عالية محسنة تبلغ 1254.6 مللي أمبير في الساعة من Ni 2 P/rGO عند 0.2 درجة مئوية. تثبت نتيجة التحليل الطيفي للإلكترونات الضوئية بالأشعة السينية ذات الصلة واختبارات التحليل الطيفي للمعاوقة الكهروكيميائية في الموقع أن حالة الربط بين المواد القطبية وغيرالقطبية لها تأثير قوي على حركية تفاعل كاثود الكبريت. تعمل حركية التفاعل المعزز وسلوك الامتزاز القطبي على جعل وحدة اختبار البطارية الرخوة أكثر من 150 دورة مستقرة مع نسبة اضمحلال تبلغ 0.19 ٪ لكل دورة.

Translated Description (French)

Les batteries au lithium-soufre abstraites ont suscité une attention intensive causée par le besoin urgent de dispositifs de stockage d'énergie à densité d'énergie plus élevée, à longue durée de vie et à faible coût. Cependant, la nature isolante et les produits intermédiaires de réaction solubles entravent encore son industrie à grandeéchelle et son acceptation par le marché. Des efforts considérables se concentrent sur le composite de matériau polaire et de matériau nonpolaire pour résoudre les faiblesses de la nature isolante du matériau et des produits intermédiaires de réaction solubles. Cependant, la forme de liaison entre ces deux matériaux génériques a été ignorée. Dans cet article, en utilisant du Ni 2 P typique comme matériau polaire et du graphène comme matériau nonpolaire, les changements de cinétique de réaction et ses théories intrinsèques sur l'amélioration du comportement ont été prouvés, qui construisent différents types de liaison entre les matériaux polaires et nonpolaires. Le Ni 2 P/PrGO offre une capacité spécifique élevée améliorée de 1254,6 mAh g ‐1 par rapport au Ni 2 P/rGO à 0,2 C. Le résultat pertinent de la spectroscopie photoélectronique aux rayons X et les tests d'impédance électrochimique in situ prouvent que l'état de liaison entre le matériau polaire et non polaire a une forte influence sur la cinétique de réaction de la cathode au soufre. La cinétique de réaction améliorée et le comportement d'adsorption polaire amènent l'unité de test de batterie soft pack sur 150 cycles stables avec un taux de désintégration de 0,19 % pour chaque cycle.

Translated Description (Spanish)

Resumen Las baterías delitio-azufre han suscitado una atención intensiva causada por la necesidad urgente de dispositivos de almacenamiento de energía con mayor densidad de energía, larga vida útil y bajo costo. Sin embargo, la naturaleza aislante y los productos intermedios de reacción solubles aún obstaculizan su industria a granescala y su aceptación por parte del mercado. Los enormes esfuerzos se centran en el compuesto de material polar y material no polar para resolver las debilidades de la naturaleza aislante del material y los productos intermedios de reacción solubles. Sin embargo, se ha ignorado la forma de vinculación entre estos dos materiales genéricos. En este artículo, al usar Ni 2 P típico como material polar y grafeno como material no polar, se han demostrado los cambios en la cinética de reacción y sus teorías intrínsecas sobre la mejora del comportamiento, que construyen diferentes tipos de unión entre materiales polares y no polares. El Ni 2 P/PrGO ofrece una capacidad específica alta mejorada de 1254.6 mAh g-1 que el Ni 2 P/rGO a 0.2 C. El resultado relevante de la espectroscopía fotoelectrónica de rayos X y las pruebas de espectroscopía de impedancia electroquímica in situ demuestran que el estado de enlace entre el material polar y no polar tiene una fuerte influencia en la cinética de reacción del cátodo de azufre. La cinética de reacción mejorada y el comportamiento de adsorción polar llevan la unidad de prueba de batería de paquete blando a más de 150 ciclos estables con una relación de decaimiento de 0.19% para cada ciclo.

Files

Adv_Materials_Inter_2022_Cheng_Enhanced_Electrochemical_Kinetics_on_Ni2P_Polar_Mediators_Integrated_with_Graphene_for.pdf.pdf

Files (4.4 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:7cc5d78802fea96239ae7382aff22de2
4.4 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الحركية الكهروكيميائية المحسنة على الوسطاء القطبيين Ni<sub>2</sub>P المدمجين مع الجرافين لبطاريات الليثيوم والكبريت
Translated title (French)
Cinétique électrochimique améliorée sur les médiateurs polaires Ni<sub>2</sub>P intégrés au graphène pour batteries lithium-soufre
Translated title (Spanish)
Cinética electroquímica mejorada en mediadores polares de Ni<sub>2</sub>P integrados con grafeno para baterías de litio-azufre

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4214604046
DOI
10.1002/admi.202102142

Is supplement to
https://openalex.org/W4255449900 (Other)
https://openalex.org/W2090868849 (Other)
https://openalex.org/W2080840700 (Other)
https://openalex.org/W2071435232 (Other)
https://openalex.org/W2065176211 (Other)
https://openalex.org/W2040517301 (Other)
https://openalex.org/W1973916483 (Other)
https://openalex.org/W1963626317 (Other)
https://openalex.org/W1502590441 (Other)
https://openalex.org/W1485115205 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1875923746
  • https://openalex.org/W1978793353
  • https://openalex.org/W2008202135
  • https://openalex.org/W2096540568
  • https://openalex.org/W2155524985
  • https://openalex.org/W2157344652
  • https://openalex.org/W2191793495
  • https://openalex.org/W2212183100
  • https://openalex.org/W2217453602
  • https://openalex.org/W2272188882
  • https://openalex.org/W2276475940
  • https://openalex.org/W2314555399
  • https://openalex.org/W2464793623
  • https://openalex.org/W2508563296
  • https://openalex.org/W2510111099
  • https://openalex.org/W2517573024
  • https://openalex.org/W2522905920
  • https://openalex.org/W2524281059
  • https://openalex.org/W2531350500
  • https://openalex.org/W2535605914
  • https://openalex.org/W2545856183
  • https://openalex.org/W2570823896
  • https://openalex.org/W2575735654
  • https://openalex.org/W2585917535
  • https://openalex.org/W2592400953
  • https://openalex.org/W2596235730
  • https://openalex.org/W2606587561
  • https://openalex.org/W2607765823
  • https://openalex.org/W2612361113
  • https://openalex.org/W2613665428
  • https://openalex.org/W2685563057
  • https://openalex.org/W2714165523
  • https://openalex.org/W2730325876
  • https://openalex.org/W2749803043
  • https://openalex.org/W2755107820
  • https://openalex.org/W2782090754
  • https://openalex.org/W2799303563
  • https://openalex.org/W2800845778
  • https://openalex.org/W2802094956
  • https://openalex.org/W2803053462
  • https://openalex.org/W2805258996
  • https://openalex.org/W2888776702
  • https://openalex.org/W2889282857
  • https://openalex.org/W2890570110
  • https://openalex.org/W2892871872
  • https://openalex.org/W2896698810
  • https://openalex.org/W2899242859
  • https://openalex.org/W2900068711
  • https://openalex.org/W2903519242
  • https://openalex.org/W2903713101
  • https://openalex.org/W2904542331
  • https://openalex.org/W2905815702
  • https://openalex.org/W2907523736