用于高性能锂硫电池的先进自相分离电解质

锂硫电池通过DME/CPME共溶剂自相分离电解质设计，在强溶度区（阴极）促进高硫负载正极的还原氧化动力学，同时在弱溶度区（阳极）形成稳定SEI膜抑制LiPSs shuttle效应，实现动力学与稳定性的协同优化。

　　

摘要

锂硫（Li-S）电池在协同优化高硫负载下的氧化还原动力学和抑制可溶性锂多硫化物（LiPSs）的穿梭效应方面面临关键挑战。本文提出了一种基于异质LiPSs溶解特性的自相分离电解质设计策略，利用1,2-二甲氧乙烷（DME）和环戊基甲基醚（CPME）作为共溶剂，通过溶剂化差异诱导LiPSs溶解过程中的自发相分离。所构建的电解质系统在正极形成强溶剂化区域，以维持快速的硫氧化还原动力学；同时在负极形成弱溶剂化区域，形成稳定的固体电解质界面（SEI），从而通过空间分隔的双区协同机制实现“动力学促进和穿梭效应抑制”的双重目标。该策略使得单层Li-S软包电池在超薄锂负极（50 μm）和高硫负载正极（4.3 mg_s cm^{?2）条件下能够稳定循环超过170次。此外，在实际贫电解质条件下（硫负载6.2 mg_s cm?2，锂负极厚度50 μm，电解质浓度3 μL mg_s?1），1.8 Ah多层软包电池的能量密度达到323 Wh kg?1，且循环稳定性超过50次。这项工作为解决金属硫电池中快速硫转化动力学与稳定负极界面行为之间的关键矛盾提供了有效方案。}

图形摘要

该自相分离电解质采用1,2-二甲氧乙烷（DME）和环戊基甲基醚（CPME）作为共溶剂，利用溶剂化差异确保硫正极的高效转化动力学并抑制锂多硫化物的穿梭效应。1.8 Ah锂硫软包电池的能量密度达到323 Wh kg^?1，且循环稳定性超过50次。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。