长寿命的石墨-硫化全细胞通过溶剂启用 无互插的电解质设计
Tianxing Lai1, Amruth Bhargav1, Seth Reed1
1Materials Science & Engineering Program and Texas Materials Institute, The University of Texas at Austin, Austin, TX, 78712, USA. rmanth@mail.utexas.edu.
Materials horizons
|November 26, 2024
概括
一种新的电解质使硫 (Li-S) 电池中的石墨阳极成为可能,克服了与传统电解质的兼容性问题. 与金属阳极相比,这种进步显著提高了电池的循环性和性能.
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:
- 石墨 (Gr) 是离子电池中的标准阳极.
- 石墨阳极为硫 (Li-S) 电池提供了比金属更高的稳定性和安全性.
- 石墨阳极与Li-S系统中使用的常规稀释以太基电解质不兼容.
研究的目的:
- 开发一种优化的以太电解质,与Li-S电池中的石墨阳极兼容.
- 为了提高Li-S电池系统中石墨阳极的循环性和性能.
- 为了使石墨阳极与硫阴极的配对,而无需修改阴极.
主要方法:
- 在1,3-二醇 (DOL) /1,1,2,2-四乙烯 2,2,3,3-四烯乙烯 (TTE) 中使用1M二 (trifluoromethanesulfonyl) - imide (LiTFSI) 配制了一个优化的以太电解质.
- 电解质的溶解结构被调节,以促进石墨阳极上强大的固体电解质介面 (SEI) 层.
- 为了与石墨阳极相兼容,保留了硫阴极的动力学.
主要成果:
- 优化的DOL/TTE电解质显著提高了石墨阳极的循环性.
- 一个石墨阳极电池在C/10的400个循环后实现了515mA hg-1的可逆放电容量,超过了金属阳极电池 (143mA hg-1).
- 一个石墨制成的Li2S全细胞在400个循环后表现出58%的容量保留,负-正容量比为1.05和Li2S负载为3毫克厘米-2.
结论:
- 开发的DOL/TTE电解质成功使得石墨阳极在Li-S电池中的使用成为可能.
- 这种电解质策略提高了石墨阳极的稳定性和性能,为更安全,更实用的Li-S电池技术铺平了道路.
- 这些发现突出了利用丰富且稳定的石墨阳极推进Li-S电池开发的可行途径.
