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?張強/文銳/李博權(quán)AFM：富有機物SEI延長鋰硫電池近1.5倍循環(huán)壽命

鋰硫（Li-S）電池作為高能量密度的儲能設(shè)備具有巨大的潛力。然而，多硫化鋰（LiPSs）和鋰金屬負(fù)極之間的寄生反應(yīng)使Li-S電池的循環(huán)壽命受到限制。

圖1 評價TXA分解形成SEI的情況

清華大學(xué)張強、中科院化學(xué)所文銳、北京理工大學(xué)李博權(quán)等構(gòu)建了一個富含有機物的固體電解質(zhì)界面相（SEI），以抑制LiPSs的寄生反應(yīng)，從而實現(xiàn)Li-S電池的長期循環(huán)。具體來說，1,3,5-三氧雜環(huán)己烷（TXA）被引入作為反應(yīng)性助溶劑，在鋰負(fù)極表面分解并為SEI提供有機成分。構(gòu)建的富含有機物的SEI有效地抑制了LiPSs的寄生反應(yīng)并保護了工作中的鋰金屬負(fù)極。

圖2 SEI分析

因此，富含有機物的SEI使具有50 μm鋰負(fù)極和4.0 mg cm^-2硫正極的Li-S扣式電池的循環(huán)壽命從130次延長到300次。此外，富含有機物的SEI使3.0Ah級的Li-S電池達(dá)到400 Wh kg^-1的高能量密度，并穩(wěn)定進行26次循環(huán)。

總體而言，這項研究提供了一個有效的富含有機物的SEI來抑制LiPSs的寄生反應(yīng)，并激發(fā)了合理的SEI設(shè)計來實現(xiàn)長循環(huán)的Li-S電池。

圖3 Li-S電池性能

Construction of Organic-Rich Solid Electrolyte Interphase for Long-Cycling Lithium–Sulfur Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202304541

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