北大&以色列巴伊兰大学Joule：锂硫电池的电解液设计

2023年11月3日上午10:02 • 头条, 干货, 顶刊 • 阅读 29

锂硫（Li-S）电池有望为下一代储能系统提供高能量密度，但仍存在许多挑战。Li-S电池遵循转化化学，这与插层式锂离子电池有根本的不同。近年来，人们发现电解液的化学性质及其稳定硫还原形成的多硫化物Li₂S_x物种的能力对能量密度和循环性能有着至关重要的影响。

北京大学庞全全、以色列巴伊兰大学Doron Aurbach等人综述了电解液的化学性质并分析了其中的多硫化物溶剂化行为。

图1 Li-S电解液的关键作用

讨论了溶剂化的影响因素，包括溶剂、盐、浓度以及与多硫化物的相互作用。介绍了三种基本类型的电解质溶液：中等（常规）、少量和高度溶剂化，并对溶液化学、多硫化物溶解度、硫反应途径、Li₂S沉积和溶液量进行了多维分析。

从副反应、表面保护膜的形成和枝晶锂沉积等方面讨论了这些溶液中锂金属负极的稳定性。重点是降低电解液/硫比和延长电池循环寿命的选择。根据多方面的要求，比较了三种系统的优缺点。最后，对Li-S电池的未来发展提出了展望。

图2 高盐浓度电解液

图3 高溶剂化电解液中的锂不稳定性

Electrolyte solutions design for lithium-sulfur batteries. Joule 2021. DOI: 10.1016/j.joule.2021.06.009

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