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張強&張學強&文銳Angew.：提高SEI穩(wěn)定性助力Li-S電池發(fā)展！

來源：時間：2023-07-25 15:37:45 瀏覽：1762次

第一作者：Hou Li-Peng和Li Yuan

通訊作者：張強教授、張學強教授、文銳研究員

通訊單位：清華大學、北京理工大學、中科院化學研究所

DOI: 10.1002/anie.202305466

01

研究背景

鋰-硫（Li-S）電池具有超高理論能量密度，被認為是超越最先進的鋰離子電池（LIBs）的最有前途的系統(tǒng)。然而，Li-S電池的應用受到壽命循環(huán)短的困擾。在低E/S比率、N/P小于2條件下，活性Li不斷與電解質(zhì)反應加快了貧電解質(zhì)和活性Li的消耗速率，進而加快了Li-S電池失效速度。其中，活性Li與電解質(zhì)的反應由SEI不斷地重構(gòu)和裂紋引起。因此，提高SEI的均勻性和力學穩(wěn)定性對于長循環(huán)的Li-S電池至關(guān)重要?；诖耍迦A大學張強教授、北京理工大學張學強教授和中科院化學研究所文銳研究員等人提出了一種以1, 3, 5-三氧雜環(huán)己烷（TO）和1, 2-二甲氧基乙烷（DME）為共溶劑的電解質(zhì)，通過富集Li-S電池中的有機成分來構(gòu)建高力學穩(wěn)定性的SEI。

02

文章要點

1、作者設計了以1, 3, 5-三氧雜環(huán)己烷（TO）和1, 2-二甲氧基乙烷（DME）為共溶劑的電解質(zhì)，富集Li-S電池中的有機成分增強了SEI的機械穩(wěn)定性。研究表明，高力學穩(wěn)定性的SEI，降低了活性Li、LiPSs和電解質(zhì)的消耗速率。

2、通過提高SEI的力學穩(wěn)定性，證明了TO/DME電解質(zhì)具有高鋰鹽溶解度、低密度、高離子電導率、寬氧化窗口和高S正極放電容量，滿足Li-S電池的基本（電）化學性能要求。此外，TO/DME電解質(zhì)使得Li-S電池的循環(huán)壽命從75次增加到216次。同時，使用該電解質(zhì)的417 Wh kg-1 Li-S袋式電池的循環(huán)壽命達到20次。

03

圖文展示

圖1. TO/DME電解質(zhì)的理化性質(zhì)及與Li-S電池的兼容性

圖2. HOPG電極上SEI的原位AFM表征

圖3.SEI的結(jié)構(gòu)和力學穩(wěn)定性

圖4. 不同電解質(zhì)的Li-S電池在實際條件下的電化學性能

圖5. 使用TO/DME電解質(zhì)的Li-S袋式電池的循環(huán)性能

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