Unravelling the Secret of Sulfur Confinement and High Sulfur Utilization in Hybrid Sulfur-Carbons.
Аннотация
Understanding sulfur confinement and chemical transformation in hybrid sulfur-carbon materials is critical for advancing metal-sulfur batteries. Here, we investigate the structural evolution of a sulfur-rich polymer into a hybrid sulfur-carbon via inverse vulcanization and thermal condensation. Multiscale analyses reveal a stepwise transformation, beginning with the emergence of sulfur radicals at ∼175°C, followed by the progressive development of a carbon matrix above 300°C that stabilizes the radical species. Around 450°C, a transitional phase forms, consisting of conjugated carbon clusters covalently bonded to sulfur chains. This hybrid structure confines sulfur within pseudo-graphitic nanodomains, effectively suppressing polysulfide dissolution and enhancing redox stability. DFT simulations show how sulfur confinement modulates Na-S reaction energetics, while electrochemical testing confirms high sulfur utilization, delivering ∼1000 mAh g SC - 1 ${\mathrm{g}}_{{\mathrm{SC}}}^{ - 1}$ and 1200 Wh kg SC - 1 ${\mathrm{kg}}_{{\mathrm{SC}}}^{ - 1}$ , setting a new performance benchmark for room-temperature Na─S batteries. These findings provide critical insights into the correlation between structural evolution and electrochemical performance, offering design principles for next-generation sulfur-based electrodes.
Подготовка и перевод публикации
Обработка статьи · этапы, ошибки и управление
Ошибки и ограничения
История · было → стало
Состояние обновляется каждые 5 секунд, пока блок открыт. Процент показывается только там, где известен объём работы. Пауза останавливает продолжение этапа; текущий запрос к источнику может завершиться.
Тип публикации указан по данным источника. Уровень доказательности автоматически не присваивается.