张强/文锐/李博权AFM：富有机物SEI延长锂硫电池近1.5倍循环寿命

锂硫（Li-S）电池作为高能量密度的储能设备具有巨大的潜力。然而，多硫化锂（LiPSs）和锂金属负极之间的寄生反应使Li-S电池的循环寿命受到限制。

图1 评价TXA分解形成SEI的情况

清华大学张强、中科院化学所文锐、北京理工大学李博权等构建了一个富含有机物的固体电解质界面相（SEI），以抑制LiPSs的寄生反应，从而实现Li-S电池的长期循环。具体来说，1,3,5-三氧杂环己烷（TXA）被引入作为反应性助溶剂，在锂负极表面分解并为SEI提供有机成分。构建的富含有机物的SEI有效地抑制了LiPSs的寄生反应并保护了工作中的锂金属负极。

图2 SEI分析

因此，富含有机物的SEI使具有50 μm锂负极和4.0 mg cm^-2硫正极的Li-S扣式电池的循环寿命从130次延长到300次。此外，富含有机物的SEI使3.0Ah级的Li-S电池达到400 Wh kg^-1的高能量密度，并稳定进行26次循环。

总体而言，这项研究提供了一个有效的富含有机物的SEI来抑制LiPSs的寄生反应，并激发了合理的SEI设计来实现长循环的Li-S电池。

图3 Li-S电池性能

Construction of Organic-Rich Solid Electrolyte Interphase for Long-Cycling Lithium–Sulfur Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202304541

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