调节以太和活性物种之间的接口双极相互作用,实现高度稳定的Li-SPAN电池
Xinyi Liu1, Shuang Wu1, Zhimeng Hao1
1Frontiers Science Center for New Organic Matter, Key Laboratory of Advanced Energy Materials Chemistry (Ministry of Education), State Key Laboratory of Advanced Chemical Power Sources, College of Chemistry, Nankai University, Tianjin, 300071, China.
一种新的二乙烯电解质增强了金属电池中的硫化聚烯 (SPAN) 阴极. 这项创新提高了循环稳定性和极端温度性能,解决了容量色和穿效应,以延长电池寿命.
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:
- 硫化聚烯 (SPAN) 是一个有前途的有机阴极材料,用于长寿命的金属电池.
- 传统的以太电解质导致不可逆转的硫-硫键裂变,导致SPAN电池的容量衰减和穿效应.
- 稳定的电解质电极接口 (EEI) 对高性能有机电池至关重要.
研究的目的:
- 为硫化聚烯 (Li-SPAN) 电池开发一种新型电解质,以克服传统电解质的局限性.
- 研究基于二乙烯 (PE) 的电解质对电池性能,特别是循环稳定性和极端温度操作的影响.
- 展示一种调节电解质-电极相互作用的策略,以提高有机电池的寿命.
主要方法:
- 一种新的电解质溶剂,二乙烯 (PE) 为Li-SPAN电池配制.
- 评估了电解质特性,如溶解能量屏障和Li+转移数.
- 评估了电解质-电极接口 (EEI) 的稳定性.
- 组装了完整的电池和一个Ah-scale袋式电池,并对可循环,容量保留和在极端温度 (-50°C至50°C) 的性能进行了测试.
主要成果:
- 基于PE的电解质表现出较低的溶解能障碍和高的Li+转移数.
- 实现了稳定的电解质-电极接口 (EEI),减轻了不可逆转的S-S键裂变.
- 完整电池表现出良好的循环使用性,高容量保留性和在广泛的温度范围内表现出卓越的性能.
- 一个Ah尺度袋式电池在75个循环使用瘦电解质后实现了96.5%的容量保留,提供了150Wh/kg的初始特定能量密度.
- 基于PE的电解质策略证明了对各种有机电极的有效性.
结论:
- 双乙烯电解质有效地抑制了SPAN阴极中不可逆转的S-S键裂变和穿效应.
- 这种电解质使Li-SPAN电池能够保持长周期稳定性,保持高容量,并在极端温度下表现出色.
- 在EEI使用基于PE的电解质调节双极相互作用的策略为在苛刻条件下开发持久的有机电池提供了通用方法.
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