湖南大学EnSM：改变反应机理以消除锂硫电池的穿梭效应

兔兔

2020-01-07

锂硫（Li-S）电池是最有前途的储能设备之一。然而，多硫化物的“穿梭效应”严重阻碍了锂硫电池的发展。到目前为止，几乎所有与硫正极有关的研究都采用多硫化物运动限制策略来抑制“穿梭效应”，但是，此问题仍然无法彻底解决。在此，湖南大学旷亚非教授等人报告了一种新的多硫化物生成限制策略，该方法通过使用合适的固体氧化还原介质（RMs）在一开始的时候就将S₈分子转变为稳定吸附的小硫物种S₂^σ−-RM^σ+，从而消除Li-S电池中的“穿梭效应”。这样，介质（S₂^σ−-RM^σ+）被直接还原成Li₂S₂和Li₂S，而在放电过程中没有形成可溶性多硫化物。因此，绝对消除了多硫化物（Li₂S₈、Li₂S₆和Li₂S₄）的“穿梭效应”。通过使用TiO_xN_y-TiO₂量子点@碳复合材料（TiONQDs@C）作为硫宿主实现了这种新的多硫化物生成限制策略。事实证明，TiONQDs@C是将S₈分子转化为稳定吸附的S₂^σ−-RM^σ+物种的有效RM，完全消除了多硫化物的形成。由于采用了新机制，带有TiONQDs@C宿主的Li-S电池在200个循环后达到869 mAh g⁻¹的容量（初始容量的96％），而每个循环的容量衰减仅为0.02％。该策略提供了一种彻底解决Li-S电池“穿梭效应”的新方法。

Huanxin Li, Shuai Ma, Jiawen Li, Fuyu Liu, Haihui Zhou, Zhongyuan Huang, Shuqiang Jiao, Yafei Kuang. Altering the Reaction Mechanism to Eliminate the Shuttle Effect in Lithium-Sulfur Batteries. Energy Storage Materials 2020.

DOI: 10.1016/j.ensm.2020.01.002.

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405829720300027