安定したナトリウム-硫黄電池の非対称な溶媒ベースの電解体におけるポリスルファイドの内外シネルジスティックシールド

科学分野:

• 材料科学
• 電気化学
• エネルギー貯蔵

背景:

• 室温ナトリウム硫黄電池 (RT Na-S) は理論上高いエネルギー密度と低コストを提供します.
• RT Na- S細胞のサイクル安定性の低下は,主にナトリウムポリ硫化物 (NaPS) シャトルとナトリウムデンドライトの成長によって引き起こされます.
• 現在の電解質は これらの問題を効果的に緩和する上で 課題に直面しています

研究 の 目的:

• RT Na-S バッテリーのための新しい電解質システムを開発し,NaPSシャトルとデンドライトの成長の限界を克服する.
• RT Na-S細胞のサイクル安定性と全体的な性能を向上させる.
• 再充電可能な金属硫黄電池の電解質設計に関する洞察を提供すること.

主な方法:

• 1,2-ジメトキシプロパン (DMP) を内溶液として,1,1,2,2-テトラフッロエチル-2,2,2-トリフッロエチルエーテル (TFTFE) を外溶液として使用した局所化された高濃度電解質システム.
• DMPとTFTFEがNAPSをシールドし,溶解を最小限に抑える効果を研究した.
• カトド-電解質インターフェーズ (CEI) と固体-電解質インターフェーズ (SEI) の層の形成を分析した.

主要な成果:

• 非対称なDMP溶媒は,その分子構造によりNaPSを効果的に遮断します.
• 電子を取り除くパーフルオロセグメントを持つTFTFEは,NaPSの溶解を大幅に減少させます.
• 内外シート効果は安定したCEIとSEI形成につながり,シャトルと副作用を軽減しました.
• C/2の速度で600サイクルで530mAhのg^{-1の長サイクル可逆性を達成し,サイクルあたり0.077%の低容量衰退を達成しました.}

結論:

• 設計された電解質システムは,NaPSを含む電解質構造の相互作用の深い理解を示しています.
• DMPとTFTFEの相乗効果は,RT Na-S電池の安定性を高めるための効果的な戦略を提供します.
• この研究は,次世代のリチャージ可能な金属硫黄電池のための電解質の合理的な設計のための基礎を築きます.