ACS Nano：实现锂硫电池−10°C稳定运行

使用Li₂S和无锂负极的锂硫（Li–S）电池已成为一种潜在的高能安全电池技术。尽管基于Li₂S的Li–S全电池已在室温下运行，但由于Li₂S的电化学利用率低，其在零度以下温度下的有效使用尚未实现。

在此，韩国工程院院士、汉阳大学Yang-Kook Sun教授、Chong Seung Yoon教授团队将硝酸铵（NH₄NO₃）作为一种功能性添加剂引入锂硫电池，成功使得锂硫全电池能够在-10 °C工作。

图1.−10°C下不含/含NH₄NO₃添加剂的Li₂S基Li−S全电池示意图

具体而言，该工作所提出的NH₄NO₃添加剂在常规电解质溶液中能够在整个Li₂S正极中诱导均相催化反应，触发液相Li₂S的形成。由于NH₄⁺与S^2-之间的强相互作用使得液相Li₂S与Li之间的相互作用相对弱于固相Li₂S。进而促进Li-S键断裂，最终导致Li₂S在-10℃下容易氧化。

因此，Li₂S/石墨烯复合正极可提供1075.7Wh kg^-1的能量，并且半电池和全电池在-10°C下都表现出稳定的循环。硝酸添加剂完全激活Li-S电池并使其在零下温度下运行，此前从未有过报道。因此，该工作为Li-S电池的实际可行性提供了见解。

图2.电化学性能

Turning on Lithium–Sulfur Full Batteries at −10 °C, ACS Nano 2023 DOI: 10.1021/acsnano.3c04213

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