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    来源: 时间:2023-09-25 15:21:29 浏览:1061次

    第一作者:李政

    通讯作者:张强教授、李博权研究员

    通讯单位:清华大学、北京理工大学

    DOI: 10.1002/ange.202309968


    01

    研究背景

    锂-硫(Li-S)电池因其高能量密度、低成本和环境友好等优势,被誉为下一代大规模储能电池体系。然而,Li-S电池基于“固-液-固”的多步转换反应机制实现可逆充/放电,反应过程产物可溶性多硫化物(PSs)会引发严重的“穿梭效应”,从而造成活性物质损失、Li负极腐蚀和电解液恶化等问题,严重阻碍了Li-S电池走向实用化。如何抑制PSs与锂金属之间的副反应成为Li-S电池不可避免的问题,最新研究表明电解液中低PSs浓度不是减缓PSs和Li负极副反应的内在原因,而PSs的溶剂化结构才是调控该副反应的关键因素。基于此,清华大学张强教授和北京理工大学李博权研究员等人报道了通过从分子尺度层面调控PSs的溶剂化结构,从而清楚地揭示多硫化锂溶剂化结构、PSs电极反应动力学和Li-S电池长循环性能的关系。


    02

    文章要点

    1、分子动力学模拟和实验结果共同揭示Li-S电池中多硫化物(PSs)在不同电解液中的溶剂化结构。

    2、PSs的溶剂鞘对调节PSs的电极反应动力学至关重要。强溶剂化能力电解质能加快PSs负极动力学,但导致阳极快速失效。而弱溶剂化能力电解质能降低PSs正极动力学,同时导致快速容量损失。

    3、选用中等溶剂化能力的电解质平衡PSs正/负极反应动力学,从而显著提高电池循环性能。通过合理的溶剂化结构调控,兼具超薄Li负极和高硫载量阴极的Li-S纽扣电池和软包电池均能实现长循环稳定性。


    03

    图文展示

    图1.理论模拟和实验揭示多硫化锂的溶剂化结构

    图2.多硫化锂的负极动力学

    图3.多硫化锂的正极动力学

    图4.多硫化锂正极动力学的极化解耦研究

    图5. Li-S纽扣电池在不同多硫化锂溶剂化结构条件下的电化学性能

    图6.Li-S软包电池在不同多硫化锂溶剂化结构条件下的电化学性能

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    12条评论
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    全部 3小时前 四川
    文字是人类用符号记录表达信息以传之久远的方式和工具。现代文字大多是记录语言的工具。人类往往先有口头的语言后产生书面文字,很多小语种,有语言但没有文字。文字的不同体现了国家和民族的书面表达的方式和思维不同。文字使人类进入有历史记录的文明社会。
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