ACS Nano：一种针对极快充电锂-硫电池的 Li2S 定向沉积

Nanoyu

2024-11-10

绝缘Li₂S的沉淀/溶解长期以来被认为是锂硫(Li-S)电池中的速率决定步骤，这会严重破坏高充电速率下的硫利用率。

在此，阿贡国家实验室Gui-Liang Xu，Khalil Amine，大邱庆北科学技术研究院 (DGIST)Jong-Sung Yu提出了一种定向Li₂S沉积策略，通过协同控制电极基底的孔隙率、电子电导率和锚定位点来实现超快速充电(XFC，≤15分钟)。

文章要点

1）研究人员通过镁热还原沸石咪唑酯骨架，开发了一种具有高度石墨相的氮掺杂多级多孔碳。这种设计有效地降低了界面电阻并确保了沉积过程中多硫化物的有效封存，导致Li₂S纳米晶体在(002)占主导地位的石墨层之间以(110)为优先生长。

2）该方法将一条替代Li₂S沉积途径引向通常报道的横向生长和3D增厚生长模式，从而改善了电极钝化。实验结果显示，Li-S电池能够在5 C（12分钟）下充电/放电，同时在1000次循环中保持出色的循环稳定性（82%容量保持率）。即使在高S负载（8.3 mg cm^-2）和低电解质/硫比（3.8 mL mg^-1）下，硫阴极在80次循环中仍可提供>7 mAh cm^-2的高面积容量。

参考文献

Jeong-Hoon Yu, et al, Tailoring-Orientated Deposition of Li2S for Extreme Fast-Charging Lithium−Sulfur Batteries, ACS Nano, 2024

DOI: 10.1021/acsnano.4c09892

https://doi.org/10.1021/acsnano.4c09892