具有高供體數(shù)（DN）的鹽陰離子通過誘導(dǎo)三維（3D）Li₂S的生長，使鋰硫（Li-S）電池中硫的利用率很高。然而，它們與鋰金屬電極的兼容性不足，限制了其循環(huán)穩(wěn)定性。

圖1. 理論計(jì)算及電解質(zhì)鹽的選擇

韓國科學(xué)技術(shù)院Hee-Tak Kim等提出了一類新的鹽陰離子–硫氰酸鹽（SCN-），它具有電子供體和受體的Janus特性。

其中，電子不足的碳原子和電子豐富的氮和硫原子分別提供高受體數(shù)（AN）和高DN功能。由于SCN-的強(qiáng)Li⁺配位以及SCN-與多硫化物陰離子的直接作用，LiSCN電解液具有非常高的多硫化鋰溶解度。

這種電解液能誘導(dǎo)三維Li₂S的形成，并改善正極鈍化，甚至比典型的高DN陰離子Br-更強(qiáng)。此外，SCN-在鋰金屬電極的表面形成了富含Li₃N的穩(wěn)定SEI層，實(shí)現(xiàn)了高度兼容性。

圖2. 采用不同電解液的放電行為、Li₂S沉積形態(tài)和Li2S生長模式

因此，采用LiSCN電解液的Li-S電池顯示出高電流密度的運(yùn)行（2.54 mA cm^-2），并實(shí)現(xiàn)了高放電容量（1133 mAh g^-1）和延長的循環(huán)壽命（100次）。

總體而言，采用這項(xiàng)工作提出的溶解化學(xué)方法的Li-S電池表現(xiàn)出抑制的電極鈍化、高電流密度運(yùn)行和優(yōu)異的鋰金屬穩(wěn)定性，為為推進(jìn)Li-S電池的發(fā)展提供了一條新的途徑。

圖3. 鋰硫全電池性能

Confronting Sulfur Electrode Passivation and Li Metal Electrode Degradation in Lithium-Sulfur Batteries Using Thiocyanate Anion. Advanced Science 2023. DOI: 10.1002/advs.202301006