Batterie au lithium-soufre (Li-S) sans souci est prometteur pour le stockage d’énergie de nouvelle génération. Cependant, la navette du polysulfure de lithium, la cinétique redox lente et la croissance incontrôlable des dendrites de lithium limitent la stabilité du cyclage.
Un groupe de recherche dirigé par le professeur Wu Zhongshuai du Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) de l'Académie chinoise des sciences a développé une nanofeuille d'hétérostructure à base de niobium (V) pour les cathodes de soufre supprimées par les polysulfures et les anodes de lithium sans dendrite en cycle long et les batteries Li-S à électrolyte pauvre.
«Nous avons développé un twinborn holey Nb4N5-Nb2O5 l'hétérostructure, servant d'hôte à double fonction à la fois pour la cathode de soufre accélérée par la cinétique redox et l'anode de lithium inhibée par la dendrite », a déclaré le professeur Wu.
La fermeture des polysulfures a été atténuée grâce à l'efficacité de conversion de l'ancrage-diffusion-conversion des polysulfures accélérés de Nb4N5-Nb2O5. Pendant ce temps, les chercheurs ont appliqué la nature lithiophile de Holey Nb4N5-Nb2O5 comme redistributeur d'ions pour le dépôt homogène de Li-ion.
La batterie Li-S pleine a présenté une capacité surfacique élevée de 5.0 mAh cm-2 à une charge de soufre de 6.9 mg cm-2, correspondant à un rapport de capacité négatif à positif de 2.4: 1 et un rapport électrolyte à un rapport de soufre de 5.1 μL mg-1.
Ce travail ouvre une nouvelle voie pour booster le Li-S haute performance Batteries vers des applications pratiques.