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Enregistrement W4401527307 · doi:10.1021/acs.accounts.4c00308

Materials Design and Mechanistic Understanding of Tellurium and Tellurium–Sulfur Cathodes for Rechargeable Batteries

2024· article· en· W4401527307 sur OpenAlexafffund
Yue Zhang, Jian Liu

Notice bibliographique

RevueAccounts of Chemical Research · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueAdvanced Battery Materials and Technologies
Établissements canadiensPacific Institute for Climate SolutionsUniversity of British Columbia, Okanagan CampusUniversity of British Columbia
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaUniversity of British ColumbiaCanada Foundation for InnovationBritish Columbia Knowledge Development FundPacific Institute for Climate Solutions
Mots-clésTelluriumCathodeSulfurChemistryNanotechnologyMaterials scienceInorganic chemistryPhysical chemistryOrganic chemistry

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Conspectus The market demand for lithium-ion batteries (LIBs) has been proliferating in wide applications, from portable electronics and electric vehicles to renewable energy storage, due to their advantages of high energy density and reliable life cycles. Currently, further development of LIBs is hindered by the limited specific/volumetric capacity and high cost of conventional intercalation-type cathode materials. In this context, sulfur (S) has gained intensive attention as a conversion-type cathode because of its abundance, low cost, and high theoretical capacity (1675 mAh g –1 ). However, the insulating nature of S causes severe issues of sluggish redox kinetics, low S utilization, and unsatisfactory practical capacity. So far, extensive efforts have been devoted to boosting Li–S redox kinetics and enhancing cycling stability by inhibiting the shuttle effect, including developing functional electrolyte additives, introducing redox catalysts, and tailoring the S cathode structure. Partially substituting S atoms in S 8 rings with high-electrical-conductivity elements (e.g., selenium, 1 × 10 –3 S m –1 ) at the molecular level proves to be an effective strategy for tackling the above-mentioned challenges in Li–S batteries. It is noteworthy that tellurium (Te), with remarkable electrical conductivity (2 × 10 2 S m –1 ) and high density (6.24 g cm –3 ), is a promising battery electrode material that can realize fast electron transport and deliver volumetric capacity comparable to that of S or Se. Additionally, Te–S molecular regulation is one facile strategy to reshape Li–S chemistry, accelerate redox kinetics, and manipulate the lithiation/delithiation behaviors. Te is an effective eutectic accelerator that prevents polysulfide dissolution in Li–S batteries under the dissolution–deposition mechanism. Meanwhile, the Li–Te electrochemistry can contribute to reversible capacity in Li–Te x S y batteries through Te–Li 2 Te conversion and enhance the materials utilization of Te x S y . This Account highlights state-of-the-art advancements in applying Te or Te x S y as high-capacity cathodes for rechargeable batteries. First, battery configuration and reaction pathways in Li–Te batteries are discussed, followed by the introduction of cathode design strategies to improve cathode structure stability. The limitations of this Te-only cathode are outlined in terms of the abundance, cost, and energy density. Second, the role of Te in Li–S chemistry is clarified by the analysis of the crystal structure, electrochemical behaviors, solid electrolyte interphase composition, and energy profiles. Third, recent progresses on quasi-solid-state Li–Te batteries have been introduced, focusing on flexible gel polymer electrolytes with adjustable ionic conductivity. Afterward, advancements in interface engineering by the atomic layer deposition technique in metal–Te batteries are highlighted. Additionally, mechanistic analysis in emerging zinc–Te x S y batteries with outstanding areal capacity is demonstrated. Finally, we provide insightful perspectives on the future directions of material design in Te-based energy storage technologies. This Account is expected to deepen the fundamental understanding of metal–Te/Te x S y chemistry and offer inspiration for the further development of Te-based high-energy-density rechargeable batteries.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,074
Score d'incertitude au seuil0,440

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

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.

Tête enseignante Opus0,123
Tête enseignante GPT0,340
Écart entre enseignants0,217 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations20
Publié2024
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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