JACS：局部化高浓度电解液实现稳定的无枝晶钠−硫电池
Nanoyu
2021-11-24
室温钠-硫（Na-S）电池由于其高的材料丰度和1274 Wh kg-1的比能，是一种吸引人的、可持续的、低成本的锂离子电池替代品。然而，它们的活性受到多硫化钠（NaPS）的穿梭效应、与电解质副反应引起的Na损失和枝晶形成的严重阻碍。
近日，美国得克萨斯大学奥斯汀分校Arumugam Manthiram报道了通过调整电解液的溶剂化结构，可以在硫正极和钠负极上实现富无机组分的固体-电解质中间相。
文章要点
1）研究发现，溶剂化结构不仅对促进界面反应和稳定金属钠阳极起着至关重要的作用，而且大大降低了NaPS的溶解度，从而抑制了NaPS的穿梭。特别是溶剂化离子液体电解质实现了一种独特的准固态反应，这与传统的溶解−沉淀化学存在很大的不同。这种独特的硫氧化还原途径进一步抑制了NaPS的溶解和穿梭，并极大地抑制了与钠负极的寄生反应。
2）实验结果显示，在溶剂化离子液体电解质结构下，经过300次循环，初始容量可达922 mA h g−1，每次循环容量衰减仅为0.10%。
这种电解液设计，加上合理设计的电极，有望为常温Na−S电池的快速发展铺平道路。
参考文献
Jiarui He, et al, Stable Dendrite-Free Sodium−Sulfur Batteries Enabled by a Localized High-Concentration Electrolyte, J. Am. Chem. Soc., 2021
DOI: 10.1021/jacs.1c08851
https://doi.org/10.1021/jacs.1c08851