协同式阴极电解质工程,以提高Li-S电池的寿命.
Zhenfeng Li1, Yue Li2, Yue Fei1
1Department of Mechanical Engineering, University of Alberta, Edmonton, AB, T6G 1H9, Canada.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|June 25, 2025
概括
研究人员开发了一种用于硫电池的新型阴极主体和电解质添加剂. 这一策略通过抑制穿效应和树突来显著改善高硫充电电池的循环稳定性和容量保留.
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) 电池面临超高硫负载的挑战,包括穿效应和不均的沉积,阻碍长周期性能.
- 穿效应涉及聚硫化物迁移,导致容量衰减和电池寿命缩短.
- 在高电流条件下树的生长会损害电池的安全性和稳定性.
研究的目的:
- 开发一种新型的阴极主体材料,以减轻Li-S电池中的穿效应.
- 为了提高超高硫装载Li-S电池的长周期性能.
- 为了抑制树状石的生长,提高电池的安全性和稳定性.
主要方法:
- 使用超声波冷蚀刻作为阴极宿主制备一种基于MBene的新型复合材料.
- 将烯酸盐 (Na2SeO3) 引入电解质中,通过反向尖端效应抑制烯酸盐的生长.
- 设计具有超高硫载荷的Li-S电池的电化学测试.
主要成果:
- 基于MBene的阴极主机由于其独特的结构和活性点,有效地抑制了穿效应.
- 添加Na2SeO3通过偏好的离子沉积抑制了树的生长.
- 优化的Li-S电池实现了778.2 mAh g-1的初始容量,在高硫负载10.62 mg cm-2.2的情况下,在850个周期内保持93.6%的容量保留.
结论:
- 优化阴极和电解质系统的协同策略对于超高硫负载的Li-S电池非常有效.
- 这种方法显著提高了循环稳定性,并减轻了关键的降解机制.
- 这些发现为开发下一代高能量密度Li-S电池提供了有希望的途径.


