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Arumugam Manthiram教授AEM：基于雙相電解質設計的高能鋰硫電池

多硫化鋰（LiPSs）的溶解對快速的正極動力學至關重要，但對負極的穩定性卻不利，尤其是在貧電解液條件下。

德克薩斯大學奧斯汀分校Arumugam Manthiram等利用不同極性的溶劑（四甲基砜[TMS]和二丁基醚[DBE]）之間的相分離現象來實現雙相電解質的設計。

圖1. 雙相電解質的設計

其中，高極性、高密度的TMS-雙(三氟甲磺酰)亞胺鋰-三氟乙酸銨作為正極電解液強烈地溶解了LiPSs，推動了硫的氧化還原反應。此外，DBE和聚合物離子導體的復合材料作為負極電解質。在負極側加入DBE，有效地防止了腐蝕性物質（LiPSs和三氟乙酸氨）的交叉，使鋰金屬負極的穩定性得到了明顯改善。

圖2. 硫正極的動力學

因此，采用雙相電解質的軟包鋰硫電池表現出了更持久的循環性能。在沒有任何電極改性的情況下，這些電池在貧電解液（E/S = 4 μL mg^-1）、低鋰過量（N/P = 3）條件下經過120次循環后可以保持其初始容量的72%以上。總體而言，基于液態的雙相電解質的概念可以刺激新的努力，以滿足各種類型的鋰金屬電池的電解質要求。

圖3. 全電池性能

A Dual-Phase Electrolyte for High-Energy Lithium–Sulfur Batteries. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202202566

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