北京理工大学，ACS Energy Letters：重新激活不活跃的锂实现长循环锂-硫电池

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北京理工大学，ACS Energy Letters：重新激活不活跃的锂实现长循环锂-硫电池

锂-硫电池因其较高的理论能量密度和较低的原材料成本被认为是极具发展前景的下一代电池体系。其中，高能量密度锂硫电池虽很有吸引力，但由于循环寿命短而受到阻碍。非活性锂的形成和积累会降低电池的稳定性。
北京理工大学，ACS Energy Letters：重新激活不活跃的锂实现长循环锂-硫电池
在此，北京理工大学张学强团队提出了一种苯乙胺（PEA）添加剂。研究显示，其可以在不牺牲电池库仑效率（CE）的情况下，通过封装多硫化锂电解质（EPSE）来重新激活锂硫电池中的非活性锂。
其中，PEA在负极侧与惰性Li反应生成还原态的有机多硫化物R-LiPEA，随后与S正极反应生成氧化态的O-LiPEA。R-LiPEA 和 O-LiPEA 参与氧化还原循环，重新激活电池中积累的非活性锂。
结果显示，与基于不含PEA的EPSE相比，EPSE中添加PEA的锂硫电池在苛刻条件下可实现185次循环，并且保持具有96%的CE。
北京理工大学，ACS Energy Letters：重新激活不活跃的锂实现长循环锂-硫电池
图1. PEA的工作机制探究
总之，该工作通过在 EPSE 中引入 PEA 添加剂重新激活和回收 Li-S 电池中的非活性Li。研究显示， PEA 可 与Li 和 S 正极发生反应，形成 O-LiPEA 和 R-LiPEA。这些有机多硫化物参与氧化还原循环，以重新激活和回收电池中产生和积累的非活性锂，从而延长锂-硫电池的循环寿命。基于此，采用该电解质的锂硫电池可实现优异的电池性能。因此，该工作为先进锂-硫电池的商业化应用提出了一种有前景的策略。
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图2. 锂-硫电池的电化学性能
Long-Cycling Lithium–Sulfur Batteries Enabled by Reactivating Inactive Lithium, ACS Energy Letters 2024 DOI: 10.1021/acsenergylett.4c03177

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