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由于使用低凝固點的溶劑，鋰硫電池（LSBs）可以成為低溫電池的良好候選者。然而，多硫化鋰（LiPSs）的聚集和不均勻的鋰沉積阻礙了LSBs在低溫下的成功運行。

圖1. 不同電解液的常溫和低溫性能對比

韓國科學(xué)技術(shù)院Hee-Tak Kim等證明了通過高給體數(shù)（DN）鹽陰離子（NO₃^?）改變?nèi)軇┖投嗔蚧铮≒Ss）在電解液中的溶劑化狀態(tài)以在低溫下運行。

NO₃^?通過與鋰離子強配位來緩解LiPSs的聚集，從而改善LiPS在?20°C下的動力學(xué)和擴散過程。此外，NO₃^?配位的鋰離子溶劑化結(jié)構(gòu)促進了鋰離子的去溶劑化過程，并緩解了鋰金屬電極處的溶劑分解，從而在?20°C下具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。

圖2. ?20°C下的CV測試

為評估這種方法的實用性，作者制作了一個具有實用電池設(shè)計參數(shù)的軟包電池，如1.55的低負/正（N/P）容量比和低E/S比（<5μL mg^-1）。

結(jié)果，采用富含LiNO₃電解液的軟包電池可提供76%的室溫放電容量，并在?20°C下穩(wěn)定運行100次。這項研究的結(jié)果擴大了對決定LSB低溫性能的因素的認識。此外，它們意味著控制電解也的溶劑化結(jié)構(gòu)可以使LSB在低溫下運行時具有高性能。

圖3. 半電池性能

Tuning of electrolyte solvation structure for low-temperature operation of lithium–sulfur batteries. Energy Storage Materials 2023. DOI: 10.1016/j.ensm.2023.04.002

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?EnSM：硝酸鋰引入助力鋰硫電池?20°C低溫運行

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