目前，具有长循环寿命的高能量密度锂硫电池的应用前景受到其循环过程中锂金属负极迅速消耗的严重阻碍。因此，深入了解锂硫电池在液态电解质中的动力学行为，包括锂消耗和锂中间相演化的机理，对于实现锂硫电池的应用具有重要意义。

近日，得克萨斯大学奥斯汀分校Arumugam Manthiram报道了使用无负极Ni||Li₂S全电池装置，将Li₂S正极与无锂裸镍集流体配对，以定量估计每个循环的锂损失。由于锂离子电池中没有过剩的锂，且锂硫容量比精确控制在1，因此无负极体系的电化学性能受到镀锂和剥离效率的限制。首次实现了定量描述锂的降解，特别是循环过程中电化学活性锂金属的耗尽。

文章要点

1）研究人员利用飞行时间二次离子质谱（ToF-SIMS）分析了不同循环次数后无负极全电池中沉积的锂离子。研究表明，可循环锂的损失不是由于在与电解质的寄生副反应中消耗锂，而是由于随着循环而生长的电解质分解产物的厚电阻层包裹了金属“死”锂。

2）研究发现可循环锂的损失伴随着大部分沉积锂中含氢相间组分的消失，这可能是由于循环过程中生成H₂和其他烃类气体所致。此外，由于循环过程中延长了多硫化物的还原时间，沉积的锂也逐渐被Li₂S富集。气体的析出和Li₂S的形成进一步限制沉积的金属锂的电化学可及性。

该研究工作为建立一个有效的框架来定量评估锂消耗以及理解锂硫电池中锂降解的相间演化迈出了重要一步。

Sanjay Nandaa, Arumugam Manthiram, Lithium Degradation in Lithium-Sulfur Batteries: Insights into Inventory Depletion and Interphasial Evolution with Cycling, Energy Environ. Sci., 2020

DOI：10.1039/D0EE01074J

https://doi.org/10.1039/D0EE01074J