鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:815次 | 2019年09月11日
研究人員采用離子液體電解質(zhì)添加劑 延長(zhǎng)Li/S電池循環(huán)壽命
據(jù)外媒報(bào)道,瑞典查爾默斯理工大學(xué)(ChalmersUniversityofTechnology)和韓國(guó)慶尚國(guó)立大學(xué)(GyeongsangNationalUniversity)的研究人員,使用離子液體Py1,4TFSI作為電解質(zhì)添加劑,以延長(zhǎng)鋰硫電池的循環(huán)壽命。
在電解質(zhì)中加入離子液體,通過調(diào)節(jié)濃度,能夠增強(qiáng)固體電解質(zhì)界面(SEI)的穩(wěn)定性,降低可燃性,提高電池的安全性。使用基于離子液體的電解質(zhì),高硫載量(4mg/cm?)鋰硫電池表現(xiàn)出600mAh/g的穩(wěn)定容量,其循環(huán)周期是使用LiNO3添加劑電池的兩倍(300:150)。
鋰硫電池由于高能量密度受到人們青睞,同時(shí),其材料具有低毒、豐富和低成本的特點(diǎn)。鋰硫電池以轉(zhuǎn)換反應(yīng)為基礎(chǔ),由含硫正極和鋰金屬負(fù)極組成,其反應(yīng)機(jī)制包括一系列多硫化鋰的形成(Li2SX,3≤X≤8)。這些多硫化物,特別是長(zhǎng)鏈多硫化物,可以溶解在普通的電解質(zhì)中,并有可能在穿梭過程中遷移到鋰電極上,或從鋰電極上遷移出去。在“穿梭”過程中,多硫化物在電極上不斷被還原和氧化,而不增加容量。這種穿梭機(jī)制會(huì)引起許多問題,包括活性物質(zhì)的損失、寄生反應(yīng)以及鋰金屬負(fù)極上絕緣界面的形成。
為了克服這些問題,需要使用添加劑改變電解質(zhì)性質(zhì),這些添加劑通過形成穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面,防止穿梭過程產(chǎn)生。最常見的添加劑是LiNO3,然而在循環(huán)過程中,LiNO3不斷被消耗,成為犧牲品。使用離子液體添加劑,可以顯著降低穿梭反應(yīng),提高庫(kù)侖效率。同時(shí),提高電解質(zhì)的熱穩(wěn)定性,降低可燃性。另外,Py1,4TFSI能夠促進(jìn)固體電解質(zhì)聚合界面的形成,而不是無機(jī)界面,有助于減少硫沉積,提高鋰硫電池壽命。