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低盐也能实现高性能,稀LiTFSi基电解质改善锂硫电池穿梭效应
锂硫电池的穿梭效应的存在,导致锂硫电池尽管具有能量密度高、生产成本低等优点且受到广泛关注,但是经过数十年发展,仍未能实现大规模商业化应用。为解决多硫化物的穿梭效应,各行业研究人员采取了多种方法。研发不同浓度、不同形态的功能型电解质是近年来的研究热点。
在电解质的研究中,传统观点认为稀释型或者超稀型的电解质会加剧多硫化物的溶解和穿梭效应,导致锂硫电池容量的衰减,近日发表在《Nano Letters》期刊上的一项研究成果,打破传统,证明了稀释LiTFSi/DME/DOL/LiNO3基电解质的出色性能,其能够更好地润湿电极,对于锂硫电池中高硫负载阴极和低电解质/硫比率,极大地提高高倍率性能和稳定的循环性能。
研究人员使用LiTFSi盐和溶剂(DME/DOL,1:1)和1 wt.%的LiNO3制备了稀释(0.1 M)电解质,并通过实验证明,这种稀LiTFSi基电解质不仅在硫正极上的具有优异润湿性,同时可显著减少短链多硫化物溶解和多硫化物的穿梭效应,而且基于此电解质的锂硫电池表现出比标准1 M或高浓电解质中(2mgcm-2)和高负载(3.8-5.2mgScm-2)电极更高的倍率能力和更好的稳定性(容量保持率和电荷转移电阻没有增长)。
总之,这项研究挑战了传统观念,揭示了稀LiTFSi基抑制短链多硫化物溶解和多硫化物穿梭效应的非凡能力,可能是更适合下一代高性能锂硫电池以及可能的其他转换型正极的优质化学材料。
相关链接:LiTFSi
参考文献:Feixiang Wu, Fulu Chu, Guillermo A. Ferrero, Marta Sevilla, et al.,Boosting High-Performance in Lithium-Sulfur Batteries via Dilute Electrolyte, Nano Lett., 2020,DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c01778