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?ACS Nano：實(shí)現(xiàn)鋰硫電池?10°C穩(wěn)定運(yùn)行

使用Li₂S和無(wú)鋰負(fù)極的鋰硫（Li–S）電池已成為一種潛在的高能安全電池技術(shù)。盡管基于Li₂S的Li–S全電池已在室溫下運(yùn)行，但由于Li₂S的電化學(xué)利用率低，其在零度以下溫度下的有效使用尚未實(shí)現(xiàn)。

在此，韓國(guó)工程院院士、漢陽(yáng)大學(xué)Yang-Kook Sun教授、Chong Seung Yoon教授團(tuán)隊(duì)將硝酸銨（NH₄NO₃）作為一種功能性添加劑引入鋰硫電池，成功使得鋰硫全電池能夠在-10 °C工作。

圖1.?10°C下不含/含NH₄NO₃添加劑的Li₂S基Li?S全電池示意圖

具體而言，該工作所提出的NH₄NO₃添加劑在常規(guī)電解質(zhì)溶液中能夠在整個(gè)Li₂S正極中誘導(dǎo)均相催化反應(yīng)，觸發(fā)液相Li₂S的形成。由于NH₄⁺與S^2-之間的強(qiáng)相互作用使得液相Li₂S與Li之間的相互作用相對(duì)弱于固相Li₂S。進(jìn)而促進(jìn)Li-S鍵斷裂，最終導(dǎo)致Li₂S在-10℃下容易氧化。

因此，Li₂S/石墨烯復(fù)合正極可提供1075.7Wh kg^-1的能量，并且半電池和全電池在-10°C下都表現(xiàn)出穩(wěn)定的循環(huán)。硝酸添加劑完全激活Li-S電池并使其在零下溫度下運(yùn)行，此前從未有過(guò)報(bào)道。因此，該工作為L(zhǎng)i-S電池的實(shí)際可行性提供了見(jiàn)解。

圖2.電化學(xué)性能

Turning on Lithium–Sulfur Full Batteries at ?10 °C,?ACS Nano?2023?DOI:?10.1021/acsnano.3c04213

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