非传统的方法使高能耗和长寿命的硫电池成为可能
Chen Zhao1, Khalil Amine1, Gui-Liang Xu1
1Chemical Sciences and Engineering Division, Argonne National Laboratory, 9700 S. Cass Avenue, Lemont, Illinois 60439, United States.
Accounts of chemical research
|September 20, 2023
概括
硫电池提供高能量密度,但面临退化. 新型阴极设计和电解质策略正在为汽车应用推进实用的Li-S袋式电池性能.
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) 电池由于理论上的高能量密度和硫的丰富性,对汽车使用具有前景.
- 目前的Li-S技术受到聚硫化物穿和树生长的影响,限制了实际电池的周期寿命和能量密度.
- 硫阴极的传统主体材料在适应体积变化和防止硫损失方面存在局限性.
研究的目的:
- 介绍新的阴极设计策略和电解质工程,以克服Li-S电池性能方面的关键挑战.
- 用先进的特征化技术阐明控制Li-S电池行为的机制.
- 为开发具有高能量密度和长周期寿命的实用Li-S囊细胞提供见解.
主要方法:
- 新型阴极设计,包括-硫化学和宿主工程.
- 使用光谱,核磁共振和电化学方法进行机械学研究.
- 开发阴极固体电解质相间封装和层间设计.
主要成果:
- 证明了减轻聚硫化物转运和改善厚硫阴极中氧化还原动力学的策略.
- 建立了基于溶解功率的电解质选择规则,以提高稳定性和相间形成.
- 展示了阴极结构和电解质相互作用的协同效应,以实现最佳性能.
结论:
- 非传统的方法和机械的理解对于推动Li-S电池技术超越硬币电池至关重要.
- 阴极-电解质接口和间层的合理设计可以克服降解过程.
- 在开发具有高实用能量密度,长周期寿命和快速充电能力的Li-S袋式电池方面取得了重大进展.


