郑大付永柱/郭玮JACS: 用于改善可充电锂硫电池界面化学的异构有机二硫醇添加剂

锂硫（Li-S）电池具有较高的理论比能量。然而，它们的性能受到多硫化锂的穿梭效应和锂负极界面的不稳定性的困扰，使用电解质添加剂是解决这些问题的有效策略。

在此，郑州大学付永柱教授、郭玮副教授等人报告了一类电解质添加剂，即苯二硫醇 (BDT)。在BDT的三种异构体中，1,4-BDT对Li-S电池的性能改进显示出最佳效果，因为它比其他两种可以键合更多的硫原子。1,4-BDT在正极和负极上的功能涉及硫醇基团的化学反应。S-S键由1,4-BDT和硫通过低聚反应生成，改变了硫原来的氧化还原路径，抑制了多硫化锂的穿梭效应。此外，1,4-BDT能形成光滑稳定的固体电解质界面（SEI），使得Li//Li对称电池在5 mA cm^-2的大电流密度下保持300 h以上的超低过电位（0.08V）。

图1. 含1,4-BDT的Li-S电池初始放电和充电过程中的反应机理

具有1,4-BDT的Li-S电池在C/5倍率下显示出最高的循环稳定性，初始容量为 1548.5 mAh g^-1，200次循环后的可逆容量为1306.9 mAh g^-1。具有1,4-BDT和2.8g硫的Li-S软包电池在C/10倍率下初始容量为2640 mAh，循环26次后容量保持率为 84.2%。这项工作表明有机二硫醇化合物可用作功能性电解质添加剂，并为设计先进的Li-S电池材料提供了新的方向。

图2. 含 1,4-BDT电解液的Li-S电池示意图

Isomeric Organodithiol Additives for Improving Interfacial Chemistry in Rechargeable Li-S Batteries, Journal of the American Chemical Society. 2021. DOI: 10.1021/jacs.1c04222

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郑大付永柱/郭玮JACS: 用于改善可充电锂硫电池界面化学的异构有机二硫醇添加剂

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