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    新動向!清華Angew. Chem. !
    來源: 時間:2023-09-25 15:21:29 瀏覽:1591次

    第一作者:李政

    通訊作者:張強教授、李博權研究員

    通訊單位:清華大學、北京理工大學

    DOI: 10.1002/ange.202309968


    01

    研究背景

    鋰-硫(Li-S)電池因其高能量密度、低成本和環境友好等優勢,被譽為下一代大規模儲能電池體系。然而,Li-S電池基于“固-液-固”的多步轉換反應機制實現可逆充/放電,反應過程產物可溶性多硫化物(PSs)會引發嚴重的“穿梭效應”,從而造成活性物質損失、Li負極腐蝕和電解液惡化等問題,嚴重阻礙了Li-S電池走向實用化。如何抑制PSs與鋰金屬之間的副反應成為Li-S電池不可避免的問題,最新研究表明電解液中低PSs濃度不是減緩PSs和Li負極副反應的內在原因,而PSs的溶劑化結構才是調控該副反應的關鍵因素。基于此,清華大學張強教授和北京理工大學李博權研究員等人報道了通過從分子尺度層面調控PSs的溶劑化結構,從而清楚地揭示多硫化鋰溶劑化結構、PSs電極反應動力學和Li-S電池長循環性能的關系。


    02

    文章要點

    1、分子動力學模擬和實驗結果共同揭示Li-S電池中多硫化物(PSs)在不同電解液中的溶劑化結構。

    2、PSs的溶劑鞘對調節PSs的電極反應動力學至關重要。強溶劑化能力電解質能加快PSs負極動力學,但導致陽極快速失效。而弱溶劑化能力電解質能降低PSs正極動力學,同時導致快速容量損失。

    3、選用中等溶劑化能力的電解質平衡PSs正/負極反應動力學,從而顯著提高電池循環性能。通過合理的溶劑化結構調控,兼具超薄Li負極和高硫載量陰極的Li-S紐扣電池和軟包電池均能實現長循環穩定性。


    03

    圖文展示

    圖1.理論模擬和實驗揭示多硫化鋰的溶劑化結構

    圖2.多硫化鋰的負極動力學

    圖3.多硫化鋰的正極動力學

    圖4.多硫化鋰正極動力學的極化解耦研究

    圖5. Li-S紐扣電池在不同多硫化鋰溶劑化結構條件下的電化學性能

    圖6.Li-S軟包電池在不同多硫化鋰溶劑化結構條件下的電化學性能

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    12條評論
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    全部 3小時前 四川
    文字是人類用符號記錄表達信息以傳之久遠的方式和工具。現代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產生書面文字,很多小語種,有語言但沒有文字。文字的不同體現了國家和民族的書面表達的方式和思維不同。文字使人類進入有歷史記錄的文明社會。
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