使用高能负极材料(例如硅基和硅衍生物材料)制造的可充电锂电池被认为是满足包括电动汽车和电网存储在内的新兴市场所提出的严格要求的可行解决方案，与现有锂离子电池相比，它们的能量密度更高。高能负极上固体电解质界面层的稳定性是电池长期稳定循环性能的关键。
近日，华中科技大学Heng Zhang，中国科学院物理研究所Xuejie Huang报道了设计正极添加剂(DCA)元素硫是在各种类型的负极上原位形成弹性和高Li+渗透性SEI层的一种有效方法，这对于具有高理论容量的阳极和置换锂化机理具有重要意义。
文章要点
1）通过在正极中引入少量的元素硫，元素硫在与碳酸亚乙酯(EC)的反应下，经过还原和氧化途径生成类聚氧乙烯(PEO)聚合物和烷基硫酸锂（R−OSO2OLi）。在负极−电解质中间相中新生成的物种可以有效地缓解充电过程中的体积膨胀，并形成一个导电网络来快速传输Li+离子。
2）在仅添加0.5 wt% DCS元素硫的情况下，SiC450、SiC900和Si−Sn合金电池100次循环后的容量分别提高了14.1%、22.9%和35.2%，5 C倍率下分别提高了19.1%、24.4%和14.6%。
总体而言，研究人员论证了DCA元素硫在容量保持率、倍率性能、通用性、降低成本和低阻等五个方面具有综合优势。此外，这种利用DCA改善SEI的新方法为未来高能锂基充电电池的相间设计开辟了新的机会。
参考文献
Mengyu Tian, et al, Designer Cathode Additive for Stable Interphases on High-Energy Anodes, J. Am. Chem. Soc., 2022
DOI: 10.1021/jacs.2c04124
https://doi.org/10.1021/jacs.2c04124
