空气稳定的Li2S阴极由在位形成的Li+导体启用,用于石墨Li2S囊细胞
Xiaoqun Qi1, Xiaoyu Jin1, Henghui Xu1
1State Key Laboratory of Material Processing and Die & Mould Technology, School of Materials Science and Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan, Hubei, 430074, China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|January 4, 2024
概括
研究人员使用Li4SnS4涂层开发了一种稳定于空气的硫化 (Li2S) 阴极. 这一创新增强了Li-S电池的稳定性和性能,使得实用的石墨-Li2S全电池具有更好的安全性和可循环使用性.
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) 电池在理论上具有高的能量密度,但在 Li2S 阴极稳定性和湿度敏感性方面面临挑战.
- 使用金属阳极的传统Li-S电池遇到可逆性和安全性的问题.
- 开发与先进阴极配对的无阳极对于实际的Li-S电池应用至关重要.
研究的目的:
- 为了提高Li2S阴极的空气稳定性和电化学性能.
- 为了允许在Li-S电池中使用无阳极,如石墨.
- 通过解决阴极湿度敏感性和缓慢转换动力学,创建一个实用且稳定的Li-S电池系统.
主要方法:
- 在Li2S颗粒上形成Li4SnS4保护层.
- 采用硬软酸原理,用于空气稳定的材料设计.
- 使用Li2S@Li4SnS4复合阴极的石墨-Li2S囊细胞的制造和电化学测试.
主要成果:
- Li2S@Li4SnS4复合材料表现出极好的空气稳定性,在20%的相对湿度下保持其结构和组件.
- Li4SnS4层促进了更快的Li2S转化动力学,并在循环过程中有效地限制了多硫化物.
- 石墨-Li2S囊细胞表现出稳定的循环性,在100个循环后保持97%的容量.
结论:
- 在空气稳定的Li4SnS4涂层的现场形成有效地保护Li2S阴极免受水分的影响,并改善电化学性能.
- 开发的Li2S@Li4SnS4复合阴极与无阳极兼容,为更安全,更实用的Li-S电池铺平了道路.
- 这种方法为推进高能量密度Li-S电池技术的商业可行性提供了一个有希望的战略.
