表面局域相调解加速硫电池准固态反应动力学:解锁高性能储能新路径

【字体: 时间:2025年02月14日 来源:Nature Chemistry 19.2

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  锂 - 硫电池(Li-S 电池)虽能量密度高,但多硫化物溶解导致稳定性差。研究人员开展表面局域多硫化物溶剂化策略研究,限制多硫化物溶解,促进表面反应。该策略使电池性能优异,还能稳定运行大容量软包电池,为电池研究提供新思路。

  锂 - 硫电池(Li-S 电池)有望实现高能量密度存储,然而,由于多硫化物不受控制地溶解,其稳定性较差。尽管限制多硫化物溶剂化以建立准固态硫反应,能够使电极反应与电解液体积解耦,但这种方法存在反应动力学缓慢的问题。在此,研究人员提出一种表面局域多硫化物溶剂化策略,通过利用有机相调解剂和弱溶剂化电解液来调解 “准固态” 多硫化物的反应。这种电解液在整体上限制了多硫化物的溶解,而相调解剂与表面多硫化物络合,促进了表面多硫化物的溶剂化,有利于快速的表面局域溶液相硫反应。采用表面局域相调解的锂 - 硫电池展现出出色的倍率性能,在 16C 倍率下,比容量可达 494 mA h g-1-sulfur,并且在 300 次循环中保持稳定,容量保持率为 90.2%。该策略能够使 2.4 Ah、331 Wh kg-1的软包电池稳定运行。此项研究突出了通过合理设计电解液进行表面相调解,在控制电极反应路径和动力学方面的优势。
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