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MnO2 nanoflowers grown on a polypropylene separator for use as both a barrier and an accelerator of polysulfides for high-performance Li-S batteries.
Dalton Transactions ( IF 3.5 ) Pub Date : 2020-06-17 , DOI: 10.1039/d0dt01435d Yinze Zuo 1 , Tao Yan 1 , Yuejin Zhu 2 , Jian Zhou 1 , Weiming Su 1 , Xingling Shi 3 , Yuefeng Tang 4 , Yanfeng Chen 1
Dalton Transactions ( IF 3.5 ) Pub Date : 2020-06-17 , DOI: 10.1039/d0dt01435d Yinze Zuo 1 , Tao Yan 1 , Yuejin Zhu 2 , Jian Zhou 1 , Weiming Su 1 , Xingling Shi 3 , Yuefeng Tang 4 , Yanfeng Chen 1
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The separator modification has been considered to be the most effective approach to obtain high-stability lithium–sulfur batteries (LSBs). Therefore, a separator with an ultralight modification layer plays an indispensable role to obtain LSBs with high specific capacity and high energy density. Herein, we report a novel modified separator with an ultrathin and lightweight MnO2 functional layer (500 nm, 0.1 mg cm−2), which was grown in situ on a Celgard-2400 separator (MnO2@PP) via a facile hydrothermal reaction. The MnO2@PP separator effectively suppressed the shuttle of lithium polysulfides (LiPSs) and improved the redox process. In addition, the strong chemical affinity of MnO2 for LiPSs was also verified by first-principles calculations. Benefiting from these advantages, the cell with the MnO2@PP separator delivered a high rate performance of 759 mA h g−1 at 2.5 C and an initial capacity of 825 mA h g−1 with a retention of 684 mA h g−1 after 400 cycles at 1.25 C. Even with a high sulfur loading of 6 mg cm−2, the obtained cell exhibited a reversible capacity of 747 mA h g−1 after 150 cycles.
中文翻译：
在聚丙烯隔膜上生长的MnO2纳米花，可用作高性能Li-S电池的多硫化物的阻挡层和促进剂。
隔板改型被认为是获得高稳定性锂硫电池（LSB）的最有效方法。因此，具有超轻改性层的隔板对于获得具有高比容量和高能量密度的LSB起着不可或缺的作用。本文中，我们报道了一种新型的改进型隔膜，该隔膜具有超薄且轻巧的MnO 2功能层（500 nm，0.1 mg cm -2），该层通过简便的水热反应在Celgard-2400隔膜（MnO 2 @PP）上原位生长。MnO 2 @PP隔膜有效地抑制了多硫化锂（LiPSs）的穿梭并改善了氧化还原过程。此外，MnO具有很强的化学亲和力LiPS的2也已通过第一性原理计算得到验证。受益于这些优势，带有MnO 2 @PP隔膜的电池在2.5 C时可提供759 mA hg -1的高倍率性能，在400次循环后的初始容量为825 mA hg -1，保留684 mA hg -1即使在6mg cm -2的高硫负载下，获得的电池在150次循环后仍显示747mA hg -1的可逆容量。
更新日期：2020-07-21
中文翻译：
在聚丙烯隔膜上生长的MnO2纳米花，可用作高性能Li-S电池的多硫化物的阻挡层和促进剂。
隔板改型被认为是获得高稳定性锂硫电池（LSB）的最有效方法。因此，具有超轻改性层的隔板对于获得具有高比容量和高能量密度的LSB起着不可或缺的作用。本文中，我们报道了一种新型的改进型隔膜，该隔膜具有超薄且轻巧的MnO 2功能层（500 nm，0.1 mg cm -2），该层通过简便的水热反应在Celgard-2400隔膜（MnO 2 @PP）上原位生长。MnO 2 @PP隔膜有效地抑制了多硫化锂（LiPSs）的穿梭并改善了氧化还原过程。此外，MnO具有很强的化学亲和力LiPS的2也已通过第一性原理计算得到验证。受益于这些优势，带有MnO 2 @PP隔膜的电池在2.5 C时可提供759 mA hg -1的高倍率性能，在400次循环后的初始容量为825 mA hg -1，保留684 mA hg -1即使在6mg cm -2的高硫负载下，获得的电池在150次循环后仍显示747mA hg -1的可逆容量。
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