Lithiumzwavelbatterij (Li-S). technologie is veelbelovend voor de volgende generatie energieopslag. Het pendelen van lithiumpolysulfide, de trage redoxkinetiek en de oncontroleerbare groei van lithiumdendriet beperken echter de cyclische stabiliteit.
Een onderzoeksgroep onder leiding van prof. Wu Zhongshuai van het Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) van de Chinese Academie van Wetenschappen heeft een op niobium (V) gebaseerde heterostructuur nanosheet ontwikkeld voor polysulfiden-onderdrukte zwavelkathodes en dendrietvrije lithiumanodes bij lange cycli en lean-elektrolyt Li-S-batterijen.
“We hebben een tweelingbroer met gaten ontwikkeld4N5-Nb2O5 heterostructuur, die tegelijkertijd dient als dual-functionele gastheer voor zowel redox-kinetiek-versnelde zwavelkathode als dendriet-geïnhibeerde lithiumanode, ”zei prof. Wu.
Polysulfide-afsluiting werd verlicht vanwege de versnellende polysulfiden verankering-diffusie-omzettingsefficiëntie van Nb4N5-Nb2O5. Ondertussen pasten de onderzoekers de lithiofiele aard van holey Nb . toe4N5-Nb2O5 als een ion-herverdeler voor homogene Li-ion depositie.
De volledige Li-S-batterij had een hoge oppervlaktecapaciteit van 5.0 mAh cm-2 bij zwavelbelasting van 6.9 mg cm-2, overeenkomend met een negatieve tot positieve capaciteitsverhouding van 2.4:1 en een elektrolyt tot een zwavelverhouding van 5.1 μL mg-1.
Dit werk effent een nieuwe weg voor het stimuleren van high-performance Li-S batterijen naar praktische toepassingen.