AFM：硫基LiSICON/聚合物复合电解质和硫化聚丙烯腈正极驱动的固态锂硫电池

newbee

2020-02-22

锂硫电池（S-Li）被认为是有前景的转化型反应电池技术。硫的理论比能量密度为2660 Wh kg^-1比锂离子电池的理论能量密度高出四倍。然而，其实际应用遇到了严峻的挑战，例如硫的利用率低，多硫化物的穿梭效应，以及在负极方面的安全问题主要表现为金属锂的高反应性和锂的不可控沉积。固态锂硫电池（SSLSB）受到越来越多的关注，主要归因于其与金属锂负极具有配合使用的优势。然而，SSLSB电池仍然面临诸如缓慢的电化学动力学和突出的“化学机械”失效等挑战。为了应对这一挑战，德国明斯特大学Peter Bieker等人通过将硫基LiSICON/聚合物复合电解质与硫化聚丙烯腈（S/PAN）正极配合使用，做出了一种高性能的SSLSB全电池。

本文要点：

1） 硫基LiSICON/聚合物复合电解质具有较高的离子电导率和润湿性，可提高界面接触性和金属锂负极的性能。

2） 利用S/PAN独特的电化学和结构，并借助核磁共振波谱和电子顺磁共振表征相共同揭示了S/PAN的充放电机理：共轭聚合物骨架上接枝的硫自由基参与的氧化还原反应。S/PAN的这一特性可以减缓正极中的体积变化并保持快速的氧化还原动力学性能。

3） 组装后的SSLSB全电池具有出色的倍率性能，分别在0.2 C下为1183 mAh g^-1和在0.5 C下为719 mAh g^-1，并且可以在0.1 C下完成50个循环，容量保持为588 mAh g^-1。

Meirong Li, et al. Solid‐State Lithium–Sulfur Battery Enabled by Thio‐LiSICON/Polymer Composite Electrolyte and Sulfurized Polyacrylonitrile Cathode, Adv. Funct. Mater. 2020

DOI: 10.1002/adfm.201910123

https://doi.org/10.1002/adfm.201910123