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In Situ-Constructed LixMoS2 with Highly Exposed Interface Boosting High-Loading and Long-Life Cathode for All-Solid-State Li–S Batteries
Energy & Environmental Materials ( IF 13.0 ) Pub Date : 2023-12-10 , DOI: 10.1002/eem2.12687
Hao Li 1 , Rui Wang 1 , Jiangping Song 1 , Dan Liu 2 , Hongyang Gao 2 , Yimin Chao 3, 4 , Haolin Tang 1
Energy & Environmental Materials ( IF 13.0 ) Pub Date : 2023-12-10 , DOI: 10.1002/eem2.12687
Hao Li 1 , Rui Wang 1 , Jiangping Song 1 , Dan Liu 2 , Hongyang Gao 2 , Yimin Chao 3, 4 , Haolin Tang 1
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As the persistent concerns regarding sluggish reaction kinetics and insufficient conductivities of sulfur cathodes in all-solid-state Li–S batteries (ASSLSBs), numerous carbon additives and solid-state electrolytes (SSEs) have been incorporated into the cathode to facilitate ion/electron pathways around sulfur. However, this has resulted in a reduced capacity and decomposition of SSEs. Therefore, it is worth exploring neotype sulfur hosts with electronic/ionic conductivity in the cathode. Herein, we present a hybrid cathode composed of few-layered S/MoS2/C nanosheets (<5 layers) that exhibits high-loading and long-life performance without the need of additional carbon additives in advanced ASSLSBs. The multifunctional MoS2/C host exposes the abundant surface for intimate contacting sites, in situ-formed LixMoS2 during discharging as mixed ion/electron conductive network improves the S/Li2S conversion, and contributes extra capacity for the part of active materials. With a high active material content (S + MoS2/C) of 60 wt% in the S/MoS2/C/Li6PS5Cl cathode composite (the carbon content is only ~3.97 wt%), the S/MoS2/C electrode delivers excellent electrochemical performance, with a high reversible discharge capacity of 980.3 mAh g−1 (588.2 mAh g−1 based on the whole cathode weight) after 100 cycles at 100 mA g−1. The stable cycling performance is observed over 3500 cycles with a Coulombic efficiency of 98.5% at 600 mA g−1, while a high areal capacity of 10.4 mAh cm−2 is achieved with active material loading of 12.8 mg cm−2.
中文翻译：
原位构建的 LixMoS2 具有高度暴露的界面，可增强全固态锂硫电池的高负载和长寿命正极
由于人们一直担心全固态锂硫电池（ASSLSB）中硫阴极的反应动力学缓慢和电导率不足，因此在阴极中加入了大量的碳添加剂和固态电解质（SSE）以促进离子/电子的结合。硫周围的路径。然而，这导致了上证企业容量的减少和分解。因此，值得探索在阴极中具有电子/离子导电性的新型硫主体。在此，我们提出了一种由少层 S/MoS 2 /C 纳米片（<5 层）组成的混合阴极，该阴极表现出高负载和长寿命的性能，而无需在先进的 ASSLSB 中添加碳添加剂。多功能MoS 2 /C主体暴露出丰富的表面用于紧密接触位点，在放电过程中原位形成Li x MoS 2 作为混合离子/电子导电网络提高了S/Li 2 S转化，并为部分活性材料贡献了额外的容量。 S/MoS 2 /C/Li 6 PS 5 Cl正极复合材料（碳含量仅为~3.97 wt%），S/MoS 2 /C电极具有优异的电化学性能，具有980.3 mAh g的高可逆放电容量< b10>（588.2 mAh g −1 ，基于整个阴极重量）在 100 mA g −1 下循环 100 次后。在 3500 次循环中观察到稳定的循环性能，在 600 mA g −1 下库仑效率为 98.5%，同时通过负载活性材料实现了 10.4 mAh cm −2 的高面积容量12.8 毫克厘米 −2 。
更新日期：2023-12-10
中文翻译：
原位构建的 LixMoS2 具有高度暴露的界面，可增强全固态锂硫电池的高负载和长寿命正极
由于人们一直担心全固态锂硫电池（ASSLSB）中硫阴极的反应动力学缓慢和电导率不足，因此在阴极中加入了大量的碳添加剂和固态电解质（SSE）以促进离子/电子的结合。硫周围的路径。然而，这导致了上证企业容量的减少和分解。因此，值得探索在阴极中具有电子/离子导电性的新型硫主体。在此，我们提出了一种由少层 S/MoS 2 /C 纳米片（<5 层）组成的混合阴极，该阴极表现出高负载和长寿命的性能，而无需在先进的 ASSLSB 中添加碳添加剂。多功能MoS 2 /C主体暴露出丰富的表面用于紧密接触位点，在放电过程中原位形成Li x MoS 2 作为混合离子/电子导电网络提高了S/Li 2 S转化，并为部分活性材料贡献了额外的容量。 S/MoS 2 /C/Li 6 PS 5 Cl正极复合材料（碳含量仅为~3.97 wt%），S/MoS 2 /C电极具有优异的电化学性能，具有980.3 mAh g的高可逆放电容量< b10>（588.2 mAh g −1 ，基于整个阴极重量）在 100 mA g −1 下循环 100 次后。在 3500 次循环中观察到稳定的循环性能，在 600 mA g −1 下库仑效率为 98.5%，同时通过负载活性材料实现了 10.4 mAh cm −2 的高面积容量12.8 毫克厘米 −2 。
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