Leitfähiges Li2S‐NbSe2 Kathodenmaterial, das in der Lage ist, bidirektionale Selbstaktivierung für Hochleistungs-All-Solid-State-Lithium-Metallbatterien zu ermöglichen

Zusammenfassung: All-Solid-State-Lithium-Metallbatterien (ASSLBs) bieten einen alternativen Weg zu sicheren und leistungsstarken Energiequellen mit hoher Energiedichte. Schwefelbasierte Kathoden mit hoher theoretischer spezifischer Kapazität und niedrigen Kosten sind entscheidend für den Fortschritt von ASSLBs. Die elektronische Isolation und langsame Kinetik von Sulfidmaterialien wie Li2S beschränken jedoch die Batterieleistung erheblich. Hier wird die Strategie vorgeschlagen, dass ein hoch elektrisch leitfähiges Li2S‐NbSe2-Material die elektrochemische Leistung durch bidirektionale Selbstaktivierung verbessert. Die chemische Wechselwirkung zwischen Li2S und NbSe2 induziert NbSe2-xSx und Li2Se-Derivatisierung und dient als Grundlage für die Aktivierung. Die Transporteigenschaften von Ladungsträgern, die chemische Evolution und der Selbstaktivierungsmechanismus von Li2S‐NbSe2 während des Oxidations-Reduktions-Prozesses werden aufgezeigt. Die chemische Aktivierung von NbSe2-xSx wird untersucht, um die elektrochemischen Prozesse zu beschleunigen, indem die Leitfähigkeit von Schwefelarten und die Umwandlungswege ohne Isolierung von Li2S und S-Aggregation modifiziert werden. Daher erreichen ASSLBs mit Li2S‐NbSe2 als kathodenaktivem Material eine elektrodenbezogene Energiedichte von 394 Wh kg−1 und eine Leistungsdichte von 524 W kg−1 bei 1 C (4,35 mA cm−2) und 25 °C. Die Kapazitätsrückhaltung nach 100 Zyklen bei 0,5 C beträgt ≈99,3 % mit fast keiner Degradation. Diese Arbeit bietet neue Optionen und Einblicke für das rationale Design und die Entwicklung von Chalcogenid-Kathodenmaterialien für leistungsstarke ASSLBs.