长寿命的离子硫袋电池通过调节溶剂分子和使用化石墨阳极来实现
Dan Huang1,2, Zhicheng Wang1,2, Ran Han2
1School of Nano-Tech and Nano-Bionics, University of Science and Technology of China, Hefei, 230026, China.
Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany)
|September 15, 2023
概括
研究人员使用石墨阳极开发了先进的离子硫电池 (LISB). 这一策略克服了穿效应并增强了稳定性,使下一代储能器件能够长周期使用.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 硫 (Li-S) 电池面临着从穿效应和金属阳极不稳定性的局限性.
- 使用石墨 (Gr) 阳极的离子S电池 (LISB) 为长周期寿命提供了更稳定的替代方案.
- 石墨阳极通常与以太电解质不相容,这是由于Li+-以太复合体的共同插曲.
研究的目的:
- 制定一种策略,以提高Li-S电池中的石墨阳极兼容性.
- 为了抑制穿效应并提高离子S电池的稳定性.
- 为了在LISB中实现长周期寿命和高性能.
主要方法:
- 溶剂分子结构调节以通过硬质障碍和电子负性来削弱Li + - 溶剂结合.
- 加快Li+脱溶,并防止Li+ - 以太复合物的共同插入到石墨阳极中.
- 使用弱溶解溶剂来抑制聚硫化物穿,并在石墨上形成稳定的阴离子衍生的固体电解质接口.
主要成果:
- 一个带有化石墨阳极和S@C阴极的LISB硬币电池在200个周期内保持了~770 mAh g-1的稳定容量.
- 一个具有高石墨负载 (~10.5 mg cm-2) 的实用LISB袋式电池实现了802.3 mAh g-1.的初始容量.
- 袋式电池表现出499.1mAhg-1的稳定容量,在120个循环后具有95.9%的库伦比克效率.
结论:
- 溶剂分子结构调节有效地提高了Li-S电池中的石墨阳极性能.
- 开发的策略能够实现稳定的循环,并抑制LISB中的穿效应.
- 这种方法为具有高能量密度的实用,持久的离子S电池铺平了道路.
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