聚硫化物在工作硫电池中的两阶段溶解
Xi-Yao Li1, Bo-Quan Li2,3, Shuai Feng4
1Beijing Key Laboratory of Complex Solid State Batteries & Tsinghua Center for Green Chemical Engineering Electrification, Department of Chemical Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China.
研究人员研究了-硫 (Li-S) 电池,发现减弱聚硫化物 (LiPSs) 的电解质溶解功率 (ESP) 会提高寿命,但会减缓反应. 先进的催化剂使得能量密度高,循环稳定.
科学领域:
- 电化学
- 材料科学
- 能量储存
背景情况:
- -硫 (Li-S) 电池具有很高的能量密度.
- 一个主要的挑战是多硫化物 (LiPS) 对金属阳极的腐蚀,限制了循环寿命.
- 对LiPS的电解质溶解功率 (ESP) 的减弱可以减轻这种腐蚀,但通常会阻碍阴极反应动力学.
研究的目的:
- 在弱溶解电解质中阐明ESP和LiPS氧化还原动力学之间的关系.
- 通过了解和控制LiPS溶解,开发高性能Li-S电池的策略.
- 克服与ESP减弱相关的动力限制.
主要方法:
- 研究了不同含有弱溶解溶剂 (WSS) 的电解质中的ESP和LiPS氧化还原动力之间的相关性.
- 基于WSS与LiPS内部溶解外的相互作用,分析了ESP中的过渡.
- 引入先进的电催化剂以改善反应动力学和减少极化.
主要成果:
- ESP显示了两阶段的变化,增加了WSS含量,取决于WSS进入LiPS溶解.
- 与LiPS的直接WSS协调导致电荷转移动力显著恶化和激活偏振增加.
- 电催化剂有效地减少了极化和延长了循环寿命.
- 在稳定循环的10 Ah级袋细胞中达到607 Wh kg-1的超高能量密度.
结论:
- 了解低溶解电解质中的LiPS溶解和动力学对于高性能Li-S电池至关重要.
- 削弱ESP是缓解LiPS腐蚀的可行策略,但需要动力补偿.
- 这些发现突显了电解质设计和电催化对于Li-S电池技术的发展的重要性.
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