Decoupling Kinetic and Shuttle Limitations in Li─S Batteries Enabled by Temperature Responsive Functional Interlayer

成核 材料科学 解耦(概率) 多硫化物 动能 热的 纳米技术 航程(航空) 电子设备和系统的热管理 热失控 枝晶(数学) 大气温度范围 化学物理 化学工程 硫黄 微尺度化学
作者
Anoushka K. Das,Shweta P. Rengade,Manjusha V. Shelke
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:: e73417-e73417
标识
DOI:10.1002/smll.73417
摘要

ABSTRACT Lithium‐sulfur batteries (LSBs) face intertwined challenges of sluggish Li 2 S nucleation and polysulfide shuttling, which are strongly temperature‐dependent. Here, we demonstrate that an electrocatalytic MXene interlayer can decouple these limitations by functioning differently under low, room, and elevated temperatures. Using potentiostatic nucleation studies, post‐cycling FESEM, and ex situ XPS, we reveal that at low temperatures, the MXene accelerates Li 2 S nucleation and enhances reaction kinetics, while at high temperatures it effectively anchors polysulfides, suppressing shuttle‐induced degradation. This temperature‐responsive behavior enables stable cycling, improved sulfur utilization, and mitigates dendrite formation across a wide thermal range (−10°C–55°C). These findings provide a mechanistic framework for designing interlayers that adaptively address kinetic and shuttle limitations, offering a new strategy for high‐energy‐density LSBs capable of stable operation under diverse thermal conditions.
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