京都大学AFM：用于中温钠硫电池的β”-氧化铝/无机离子液体双电解质

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京都大学AFM：用于中温钠硫电池的β”-氧化铝/无机离子液体双电解质
尽管钠硫(Na-S)电池在高能量密度、长循环性和可持续性方面具有广阔的前景，但由于其300°C以上的高工作温度而产生的安全性、实用性和多功能性问题严重阻碍了其部署。
由于绝缘硫/多硫化物的形成、β”-氧化铝固态电解质（BASE）中钠离子传导减弱、钠金属枝晶在低于其熔点的温度下生长以及在没有基底的情况下发生穿梭效应，降低工作温度会阻碍Na-S电池的性能。
日本京都大学Kazuhiko Matsumoto等人提出了一种集成了由 BASE 和新型无机离子液体组成的双电解质的Na-S电池，用于150°C的中温运行。
京都大学AFM：用于中温钠硫电池的β”-氧化铝/无机离子液体双电解质
放置在正极室中的离子液体增强了硫和多硫化物活性材料的反应性，从而提高了它们的利用率，进而提高了电池的能量密度。此外，研究表明，离子液体具有高离子电导率、宽电化学窗口以及优异的热和化学稳定性，使其有利于中温运行。
京都大学AFM：用于中温钠硫电池的β”-氧化铝/无机离子液体双电解质
图1 用双电解质的中温Na-S电池的运行机制示意图
选择性Na+导体BASE消除了多硫化物的穿梭效应并提高电池循环寿命。结果，实现了0.1 mA（电极面积：0.785 cm2）下795 mAh (g-S)-1的高可逆容量和0.5 mA 下循环超过1000次后381 mAh (g-S)-1的平均容量，这验证了在双电解质系统中使用离子液体可改善Na–S电池性能。
京都大学AFM：用于中温钠硫电池的β”-氧化铝/无机离子液体双电解质
图2 电化学性能
A β”-Alumina/Inorganic Ionic Liquid Dual Electrolyte for Intermediate-Temperature Sodium–Sulfur Batteries. Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202105524

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