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新動向！清華Angew. Chem. ！
來源： 時間：2023-09-25 15:21:29 瀏覽：1303次

第一作者：李政

通訊作者：張強教授、李博權(quán)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(huán)境友好等優(yōu)勢，被譽為下一代大規(guī)模儲能電池體系。然而，Li-S電池基于“固-液-固”的多步轉(zhuǎn)換反應(yīng)機制實現(xiàn)可逆充/放電，反應(yīng)過程產(chǎn)物可溶性多硫化物（PSs）會引發(fā)嚴重的“穿梭效應(yīng)”，從而造成活性物質(zhì)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?qū)嵱没Ｈ绾我种芇Ss與鋰金屬之間的副反應(yīng)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(yīng)的內(nèi)在原因，而PSs的溶劑化結(jié)構(gòu)才是調(diào)控該副反應(yīng)的關(guān)鍵因素?；诖?，清華大學張強教授和北京理工大學李博權(quán)研究員等人報道了通過從分子尺度層面調(diào)控PSs的溶劑化結(jié)構(gòu)，從而清楚地揭示多硫化鋰溶劑化結(jié)構(gòu)、PSs電極反應(yīng)動力學和Li-S電池長循環(huán)性能的關(guān)系。


02

文章要點

1、分子動力學模擬和實驗結(jié)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(jié)構(gòu)。

2、PSs的溶劑鞘對調(diào)節(jié)PSs的電極反應(yīng)動力學至關(guān)重要。強溶劑化能力電解質(zhì)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(zhì)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(zhì)平衡PSs正/負極反應(yīng)動力學，從而顯著提高電池循環(huán)性能。通過合理的溶劑化結(jié)構(gòu)調(diào)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(xiàn)長循環(huán)穩(wěn)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(jié)構(gòu)

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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)條件下的電化學性能

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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?，F(xiàn)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(chǎn)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(xiàn)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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