来源:Nano Research Energy 发布时间:2022/7/18 16:59:03
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实用化贫电解液锂硫电池何去何从?高溶型电解液和微溶型电解液对比与展望

2022年6月3日,苏州大学李彦光教授团队在Nano Research Energy https://www.sciopen.com/journal/2790-8119)发表了题为 “Towards practical lean-electrolyte Li–S batteries: Highly solvating electrolytes or sparingly solvating electrolytes?” 的综述论文。

锂硫电池理论上具有远高于商业锂离子电池的能量密度(2600 Wh kg-1),被认为是极具前景的下一代高比能电池。尽管锂硫电池在过去十几年的发展中取得了巨大的进步,但其实际能量密度(<400 Wh kg-1)仍然远远不能满足实际应用的需求(>500 Wh kg-1)。未来实现高比能锂硫电池需要进一步提高硫的负载和降低电解液的用量(即使用低液硫比)。目前研究发现高溶型电解液(HSEs)和微溶型电解液(SSEs)对多硫化物的溶解具有相反的性质,均可以有效降低锂硫电池的液硫使用比,从而提高电池的整体能量密度。HSEs能够大量溶解多硫化物,因此可以通过使用较少的电解液来使多硫化物溶剂化,从而实现锂硫电池的固-液-固(溶解-沉淀)转化机制。SSEs则改变了硫的反应路径,从溶解-沉淀机制转变为接近固-固转化机制,因此不依赖于电解液的用量。近年来,HSEs和SSEs在贫电解液锂硫电池的应用中均取得了一些进展,但在实际应用中也面临着许多挑战。虽然 HSEs和SSEs在贫电解液锂硫电池中各有优势,但目前仍不清楚哪种电解液更加有利于锂硫电池的实用化发展。

针对这一问题,作者首先阐述了贫电解液锂硫电池中使用高溶型电解液(HSEs)和微溶型电解液(SSEs)的电化学反应机制,随后对HSEs和SSEs的优点和缺点进行了比较,并系统总结了HSEs和SSEs用于贫电解液锂硫电池面临的挑战和应对策略。最后,作者基于HSEs和SSEs在贫电解液锂硫电池中不同的转化机制,分别从硫正极的合理设计、反应机制、锂金属负极稳定性和实用化锂硫电池设计等方面对未来HSEs和SSEs的发展进行了展望。

图1:高溶型电解液(HSEs)和低溶型电解液(SSEs)用于贫电解液锂硫电池面临的挑战和应对策略。

相关论文信息:

Hualin Ye, Yanguang Li. Towards practical lean-electrolyte Li–S batteries: Highly solvating electrolytes or sparingly solvating electrolytes? Nano Res. Energy 2022, 1: e9120012. https://doi.org/10.26599/NRE.2022.9120012

李彦光教授于2005年7月获得复旦大学化学系学士学位,2010年7月获得美国俄亥俄州立大学化学系博士学位(导师:吴屹影教授),2010年7月至2013年6月在美国斯坦福大学化学系从事博士后研究(合作导师:戴宏杰教授),2013年9月,入职苏州大学功能纳米与软物质研究院(FUNSOM)。主要研究方向包括:电催化、光催化、新型化学电池。到目前为止,共发表学术论文150多篇,论文总他引3.8万余次,在2017-2021年连续入选科睿唯安“全球高被引学者”榜单。

课题组网页:http://www.ligroup.com.cn

作为Nano Research姊妹刊,Nano Research Energy (ISSN: 2791-0091; e-ISSN: 2790-8119; 官网: https://www.sciopen.com/journal/2790-8119)于2022年3月创刊,由清华大学曲良体教授和香港城市大学支春义教授共同担任主编。Nano Research Energy是一本国际化的多学科交叉,全英文开放获取期刊,聚焦纳米材料和纳米科学技术在新型能源相关领域的前沿研究与应用,对标国际顶级能源期刊,致力于发表高水平的原创性研究和综述类论文。欢迎投稿,2023之前免收APC费。投稿请联系NanoResearchEnergy@tup.tsinghua.edu.cn。

 
 
 
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