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L'utilisation de l'anode en Li métallique soulève de graves préoccupations concernant la sécurité et la performance opérationnelle des batteries Li-S en raison du risque incontrôlé de formation de dendrites de Li, qui est difficile à éliminer tant que le Li métallique existe dans les cellules. Associer une cathode en sulfure de lithium (Li2S) avec des anodes actuellement disponibles sans Li métallique et à haute capacité offre une solution alternative à ce défi. Cependant, la performance de la cathode Li2S est principalement limitée par une barrière d'activation élevée lors de la charge initiale, une faible utilisation de la masse active et une cinétique redox lente. Dans cette étude, une interface collaborative multifonctionnelle induite par MXene est proposée pour offrir une superbe activité envers la transformation de phase solide-liquide/liquide-liquide redox, une forte chimisorption, une conductivité élevée et un transport ionique/charge rapide dans une cathode à forte charge de Li2S. L'application de l'interface collaborative réduit efficacement la barrière de tension initiale de l'activation du Li2S et régule le comportement cinétique de la conversion des polysulfures redox. Par conséquent, une opération stable de la cathode Li2S sans additif, avec des capacités areales élevées à des charges de Li2S allant jusqu'à 9 mg cm−2, peut être atteinte avec moins de sacrifices de haute capacité et de performances à des taux élevés dans les batteries Li-S. Des batteries rechargeables sans Li métallique sont construites avec succès en associant cette cathode Li2S haute performance à des anodes en oxyde métallique à haute capacité, permettant d'obtenir une densité énergétique supérieure à celle des batteries lithium-ion actuelles.
Wang et al. (Mercredi,) ont étudié cette question.