Polar Benzimidazole-Containing (Sulfonated) Poly(arylene ether ketone)s as Bifunctional Binders for Lithium–Sulfur Battery Cathodes with High Sulfur Loadings
Notice bibliographique
Résumé
Rational design of advanced bifunctional binder featured with both high binding strength and desired polysulfide adsorbing/trapping performance is mandatory for the fabrication of high loading sulfur electrodes for lithium–sulfur (Li–S) batteries. In the present work, we have studied the potential of a benzimidazole-containing poly(arylene ether ketone) (PAEK-BI) and a sulfonated poly(arylene ether ketone- co -benzimidazole) (SPAEK-BI) as bifunctional binders for high sulfur loading cathodes. Our investigation demonstrates that their use significantly improves the sulfur cathode performance with improved sulfur utilization (i.e., higher discharge capacity), reduced capacity decay, longer cycling life, and enhanced rate performance, relative to the conventional poly(vinylidene fluoride) (PVDF) binder. The superior performance results from the significantly higher binding strength and the valuable polysulfide trapping ability of the polymers through the sulfonate (−SO 3 –Li) and benzimidazole groups on the polymers. Theoretical density functional theory (DFT) simulation has verified the significantly higher binding energies between the two groups and Li 2 S 4 than PVDF. Ex situ adsorption experiments have also confirmed the significant adsorption of Li 2 S 4 on both polymers. At a sulfur loading of 3.5 mg cm –2, the capacity decay rates of cathodes with PAEK-BI and SPAEK-BI are reduced to as low as 0.025% and 0.039% per cycle over 400 cycles at 0.5 C, respectively. In addition, PAEK-BI and SPAEK-BI also enable the high sulfur loading cathodes (as high as 9.1 and 7.3 mg cm –2, respectively) with high areal capacities (2.9 mAh cm –2 and 2.6 mAh cm –2 ) and high cycling stabilities. With their superior electrochemical performance, both polymers show strong potential for the fabrication of high sulfur loading cathodes of sound cyclic stability for practical applications.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».