PNAS：高性能长寿命锂硫电池中具有中等多硫化物锂溶解度的电解质

NavyLIu

2023-08-06

具有高能量密度和低成本的锂硫（Li-S）电池有望用于下一代储能。然而，它们的循环稳定性受到多硫化锂（LiPS）中间体高溶解度的限制，导致容量快速衰减和严重的自放电。探索具有低LiPS溶解度的电解质是解决这些挑战的有效途径。近日，斯坦福大学崔屹、鲍哲南报道了具有中等LiPS溶解度的电解质，其可以有效地限制穿梭效应并实现良好的Li-S反应动力学。

本文要点：

1) 作者探索了37至1100 mM的溶解度范围，发现50至200 mM的中等溶解度表现最佳。通过使用一系列具有不同氟化程度的电解质溶剂，作者为Li-S电池配制了具有中等LiPS溶解度的单溶剂、单盐、标准盐浓度电解质（称为S₆MILE）。在设计的电解质中，使用氟化-1，2-二乙氧基乙烷S₆MILE（F4DEE-S₆MILE）的Li-S电池在室温下0.05 C时具有1160 mAh g⁻¹的最高容量。

2) 在60°C下，氟化-1,4-二甲氧基丁烷S₆MILE（F4DMB-S₆ILE）在0.05 C下的最高容量为1526 mAh g⁻¹，在贫电解质条件下，在0.2 C下150次循环的平均CE为99.89%。与其他醚基电解质相比，循环寿命提高了五倍。

参考文献：

Gao Xin et.al Electrolytes with moderate lithium polysulfide solubility for high-performance long-calendar-life lithium–sulfur batteries PNAS 2023

DOI: 10.1073/pnas.2301260120

https://doi.org/10.1073/pnas.2301260120