走向可持续的Li-S电池使用可扩展的阴极和安全的基于粘合剂的电解质
Vittorio Marangon1,2, Edoardo Barcaro2, Eugenio Scaduti2
1Graphene Laboratories, Istituto Italiano di Tecnologia, Via Morego 30, Genoa 16163, Italy.
ACS applied energy materials
|December 1, 2023
概括
安全的-硫 (Li-S) 电池使用非易燃的糖基电解质与1,3-二氧化 (DOL) 增强稳定性和性能. 不同的DOL含量会影响Li+离子的运动,稳定性和电阻,影响电池的整体周期寿命和容量.
科学领域:
- 电化学 电化学 电化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 硫 (Li-S) 电池具有高的理论能量密度,但在电解质安全性和稳定性方面面临挑战.
- 基于glyme的溶剂被研究为传统挥发性有机电解质的更安全替代品.
研究的目的:
- 为了研究不可燃的四乙烯糖醇二甲基乙醇 (glyme) 电解质,具有不同的1,3-二醇 (DOL) 含量,用于可持续的Li-S电池.
- 描述Li-S细胞中这些新型电解质的电化学特性和性能.
主要方法:
- 电解质的表征包括易燃性,热稳定性,离子导电性,Li+转移数和电化学稳定性窗口.
- 使用硫/多壁碳纳米管复合阴极和优化电流收集器制造Li-S电池.
- 电化学性能测试,包括循环稳定性,容量保留和DOL度的影响.
主要成果:
- 甘-DOL电解质具有低易燃性,高热稳定性 (~200°C),良好的离子导电性 (>10^-3 S cm^-1),以及广泛的电化学稳定性窗口 (0-4.4 V).
- 增加DOL含量 (5-15重量%) 影响Li+运动,转移数,阳极稳定性和Li/电解质电阻.
- 带有优化阴极和glyme-DOL电解质的Li-S电池表现出超过200个周期的高硫负载 (5.2 mg cm^-2) 和低E/S比率 (6 μL mg^-1),其性能由DOL度调节.
结论:
- 不易燃的甘氨酸-DOL电解质对安全和可持续的Li-S电池具有前景.
- 电解质成分,特别是DOL含量,显著影响Li-S电池的性能,包括循环寿命和交付容量.
- 进一步优化电解质配方和电池设计可以提高Li-S电池技术的实际应用.
