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2024-04-28 11:15:01

促进Li2S2向Li2S的转化提高高载量锂硫电池活性物质利用率

为了充分利用锂硫电池高能量密度的优势,发展高载量锂硫电池迫在眉睫。基于醚类电解液的Li-S电池在充放电过程中会经历复杂的多步固相-液相-固相-液相转化。近期有关锂硫电池的研究多集中在初始的固态硫-液态可溶多硫化锂-固态Li2S2的转化反应上,该反应贡献了Li-S电池高达50%的放电容量。但是,由固态Li2S2向固态Li2S演变的固固转化反应(也就是放电过程中后一段容量贡献的来源)动力学迟滞,使得放电过程过早终结,进而导致放电容量低且活性物质利用率低。为了解决上述问题,加拿大西安大略大学的孙学良教授和中科院大连化物所的张华民研究员、张洪章研究员等采用无定型CoS3催化剂有效降低了Li2S2的解离能并促进了固固转化反应历程。这种催化剂在高载量硫正极(3-10mg/cm2)中能够将两种固相中间产物的比例从5.6/1提升至1/1.63,从而使得硫正极的利用率提高了20%,电池放电容量增加了335mAh/g。Xiaofei Yang, Huamin Zhang, Hongzhang Zhang, Xueliang Sun et al, Promoting the Transformation of Li2S2 to Li2S: Significantly Increasing Utilization of Active Materials for High‐Sulfur‐Loading Li–S Batteries, Advanced Materials,2019DOI: 10.1002/adma.201901220

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