Pin lithium lưu huỳnh (Li-S) công nghệ hứa hẹn cho việc lưu trữ năng lượng thế hệ tiếp theo. Tuy nhiên, sự chuyển dịch của lithium polysulfide, động học oxy hóa khử chậm và sự tăng trưởng dendrite lithium không thể kiểm soát đã hạn chế sự ổn định của chu trình.
Một nhóm nghiên cứu dẫn đầu bởi Giáo sư Wu Zhongshuai từ Viện Vật lý Hóa học Đại Liên (DICP) thuộc Học viện Khoa học Trung Quốc đã phát triển tấm nano cấu trúc dị cấu trúc dựa trên niobi (V) cho các cực âm lưu huỳnh bị khử polysulfua và cực dương lithium không có dendrite trong chu kỳ dài và pin Li-S chất điện phân.
“Chúng tôi đã phát triển một giống holey sinh đôi Nb4N5-Nb2O5 cấu trúc dị hình, đóng vai trò là vật chủ chức năng kép cho cả cực âm lưu huỳnh tăng tốc oxy hóa khử và cực dương lithium ức chế dendrite đồng thời, ”GS Wu cho biết.
Quá trình đóng polysulfide được giảm bớt do hiệu suất chuyển đổi khuếch tán-neo polysulfide tăng tốc của Nb4N5-Nb2O5. Trong khi đó, các nhà nghiên cứu đã áp dụng tính chất ưa khô của cây holey Nb4N5-Nb2O5 như một chất tái phân phối ion để lắng đọng ion Li-ion đồng nhất.
Pin đầy đủ Li-S có dung lượng tương đương cao là 5.0 mAh cm-2 ở tải lưu huỳnh 6.9 mg cm-2, tương ứng với tỷ lệ dung lượng âm trên dương là 2.4: 1 và chất điện phân với tỷ lệ lưu huỳnh là 5.1 μL mg-1.
Công việc này mở ra một con đường mới để thúc đẩy Li-S hiệu suất cao pin hướng tới các ứng dụng thực tế.