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Li2S–V2S3–LiI Bifunctional Material as the Positive Electrode in the All-Solid-State Li/S Battery
Chemistry of Materials ( IF 7.2 ) Pub Date : 2022-10-20 , DOI: 10.1021/acs.chemmater.2c02645
Tatsuki Shigedomi 1 , Yushi Fujita 1 , Takuma Kishi 1 , Kota Motohashi 1 , Hirofumi Tsukasaki 2 , Hiroshi Nakajima 2 , Shigeo Mori 2 , Masahiro Tatsumisago 1 , Atsushi Sakuda 1 , Akitoshi Hayashi 1
Chemistry of Materials ( IF 7.2 ) Pub Date : 2022-10-20 , DOI: 10.1021/acs.chemmater.2c02645
Tatsuki Shigedomi 1 , Yushi Fujita 1 , Takuma Kishi 1 , Kota Motohashi 1 , Hirofumi Tsukasaki 2 , Hiroshi Nakajima 2 , Shigeo Mori 2 , Masahiro Tatsumisago 1 , Atsushi Sakuda 1 , Akitoshi Hayashi 1
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All-solid-state batteries with sulfur-based positive electrode active materials have been attracting global attention, owing to their safety and long cycle life. Li2S and S are promising positive electrode active materials for high energy density in these batteries because of high theoretical capacities. All-solid-state batteries with these active materials generally require the addition of solid electrolytes (SEs) and conductive carbons to the positive electrode layer to form ionic and electronic conducting pathways due to their insulating nature. In this study, we developed electrode–electrolyte bifunctional materials in the system Li2S–V2S3–LiI with high ionic and electronic conductivity. All-solid-state batteries with Li2S–V2S3–LiI in the positive electrode layer work without SEs and conductive carbons. In particular, an all-solid-state battery with 90(0.75Li2S·0.25V2S3)·10LiI (mol %) showed a high capacity of 370 mA h g–1 at 25 °C and retained 83% of the initial discharge capacity even after 100 cycles. 90(0.75Li2S·0.25V2S3)·10LiI were composed of LiVS2 and Li2S–LiI nanoparticles embedded in the amorphous matrix. Both LiVS2 and Li2S–LiI solid solution showed electrode activity, which contribute to the high reversible capacity. Our findings offer new solutions for increasing the energy density of all-solid-state batteries.
中文翻译：
Li2S–V2S3–LiI 双功能材料作为全固态锂硫电池的正极
具有硫基正极活性材料的全固态电池由于其安全性和长循环寿命而受到全球关注。由于高理论容量， Li 2 S 和 S 是这些电池中用于高能量密度的有前途的正极活性材料。具有这些活性材料的全固态电池由于其绝缘性质，通常需要在正极层中添加固体电解质 (SE) 和导电碳，以形成离子和电子传导通路。在本研究中，我们开发了具有高离子和电子电导率的 Li 2 S-V 2 S 3 -LiI体系中的电极-电解质双功能材料。含锂的全固态电池正极层中的2 S–V 2 S 3 –LiI 在没有 SEs 和导电碳的情况下工作。特别是，90(0.75Li 2 S·0.25V 2 S 3 )·10LiI (mol %)的全固态电池在 25 °C 时表现出 370 mA hg –1的高容量，并保留了 83%即使在 100 次循环后，初始放电容量也不会下降。90(0.75Li 2 S·0.25V 2 S 3 )·10LiI由嵌入非晶基体中的LiVS 2和Li 2 S-LiI纳米颗粒组成。LiVS 2和 Li 2S-LiI固溶体表现出电极活性，这有助于高可逆容量。我们的研究结果为提高全固态电池的能量密度提供了新的解决方案。
更新日期：2022-10-20
中文翻译：
Li2S–V2S3–LiI 双功能材料作为全固态锂硫电池的正极
具有硫基正极活性材料的全固态电池由于其安全性和长循环寿命而受到全球关注。由于高理论容量， Li 2 S 和 S 是这些电池中用于高能量密度的有前途的正极活性材料。具有这些活性材料的全固态电池由于其绝缘性质，通常需要在正极层中添加固体电解质 (SE) 和导电碳，以形成离子和电子传导通路。在本研究中，我们开发了具有高离子和电子电导率的 Li 2 S-V 2 S 3 -LiI体系中的电极-电解质双功能材料。含锂的全固态电池正极层中的2 S–V 2 S 3 –LiI 在没有 SEs 和导电碳的情况下工作。特别是，90(0.75Li 2 S·0.25V 2 S 3 )·10LiI (mol %)的全固态电池在 25 °C 时表现出 370 mA hg –1的高容量，并保留了 83%即使在 100 次循环后，初始放电容量也不会下降。90(0.75Li 2 S·0.25V 2 S 3 )·10LiI由嵌入非晶基体中的LiVS 2和Li 2 S-LiI纳米颗粒组成。LiVS 2和 Li 2S-LiI固溶体表现出电极活性，这有助于高可逆容量。我们的研究结果为提高全固态电池的能量密度提供了新的解决方案。
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