Ion-Conductive PCBM-Functionalized Carbon Nanotubes Based Interlayer as an Efficient Polysulfide Adsorbent: Toward the Development of Li–S Batteries with High Sulfur Mass Loading
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Le résumé fourni par la source
Lithium–sulfur (Li–S) batteries are promising candidates for next-generation energy storage due to their high theoretical energy density, but their practical application is limited by the dissolution and diffusion of lithium polysulfides (LiPSs), leading to rapid capacity degradation. We report a rationally designed ion-conductive interlayer (IL) composed of phenyl-C 61 -butyric acid methyl ester-functionalized carbon nanotubes (PCBM@CNT) to address the shuttle effect in Li–S batteries. The IL effectively immobilizes LiPSs via physical adsorption and chemical interaction with the polar ester groups (−O–C=O–CH 3 ) of PCBM. This functionalization enhances Li-ion diffusion, lowers the redox overpotential, and accelerates LiPS conversion, thereby improving redox kinetics and sulfur utilization. Characterizations (Raman, XPS, FTIR) confirm strong LiPS interactions with the PCBM-functionalized matrix. The developed IL-based Li–S batteries exhibit excellent performance, including ∼97% capacity recovery, an initial discharge capacity of ∼1195.7 mAh g –1 over the first 10 cycles at 0.2 C, and long-term stability with ∼820.2 mAh g –1 over 500 cycles at 1.0 C (decay rate ≈ 0.048% per cycle). At a high sulfur loading (∼3.4 mg cm –2 ), they deliver an average specific capacity of ∼713.4 mAh g –1 over 500 cycles at 2.0 C. The PCBM@CNT-IL strategy effectively suppresses the shuttle effect and forms an ion-conductive network without compromising the performance.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Ion-Conductive PCBM-Functionalized Carbon Nanotubes Based Interlayer as an Efficient Polysulfide Adsorbent: Toward the Development of Li–S Batteries with High Sulfur Mass Loading
- Date Crossref
- 24/10/2025
- Éditeur
- American Chemical Society (ACS)
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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Indian Institute of Technology Jodhpur pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Advanced Energy Materials (United States) pays non établi dans la noticeEntreprise
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Clean Energy (United States) pays non établi dans la noticeEntreprise
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Indian Institute of Technology Guwahati Centre for Nanotechnology pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Islamic University of Madinah pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Advanced Energy Materials Lab pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Rishabh Centre for Research and Innovation in Clean Energy pays non établi dans la noticeInstitution
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Centre for Nanotechnology pays non établi dans la noticeInstitution
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Faculty of Science Department of Physics pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
Indian Institute of Technology Jodhpur, Advanced Energy Materials (United States) et Clean Energy (United States), avec 6 autres affiliations.
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