锂-硫(Li-S)电池以其较高的理论能量密度和丰富的硫资源而受到广泛关注。硫化热解聚丙烯腈(S@PPAN)正极由于固-固转化机理可以消除穿梭效应,但在碳酸盐电解液中存在电解液/电极界面较差,动力学缓慢等缺点。
近日,上海交通大学Jiulin Wang报道了在Li-S@pPAN电池中采用一种无毒、不易燃的醚类溶剂二丙乙二醇二甲醚(DPGDME)。DPGDME在循环过程中进行原位电化学聚合,可以有效地缓解界面副反应,调节低极化的界面相,特别是在正极侧。
文章要点
1)研究人员通过各种表征和分子计算,充分证明了ɑ-C-H独特的活化机理。
2)这种安全性极高的电解液在3000 h以上对锂负极表现出优异的稳定性,在高温(50 °C)和大容量(10mAh cm−2)下具有良好的耐受性。得益于设计的聚醚CEI具有快速Li+扩散能力,Li-S@PPAN电池具有高硫利用率98.4%(1645.3 mAh gS−1)和快充能力(10 C)。
3)此外,它还提供了极其稳定的循环,在400次循环中保持99.5%的容量,平均CE超过99.9995%,不可逆锂消耗可以忽略不计。此外,即使在锂和稀电解液的用量有限的情况下,也能实现优异的性能,这进一步在软包电池中得到了证明。
参考文献
Jiahang Chen, et al, Electrochemical polymerization of nonflammable electrolyte enabling fast-charging lithium-sulfur battery, EnSM, 2022
DOI: 10.1016/j.ensm.2022.05.044
https://doi.org/10.1016/j.ensm.2022.05.044