鋰硫電池因其高的理論能量密度(2600 Wh kg-1)、正極活性物質(zhì)硫低廉的價格等優(yōu)點,受到了人們的廣泛關(guān)注,是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ哪茉创鎯D(zhuǎn)換設(shè)備。在電池循環(huán)過程中,由于鋰金屬負(fù)極的枝晶生長、以及其與電解液組分(包括溶解的多硫化物)發(fā)生副反應(yīng)等問題,造成電池低的庫倫效率和循環(huán)穩(wěn)定性。因此,如何有效地抑制鋰負(fù)極的枝晶生長以及其與電解液組分的副反應(yīng),是包括鋰硫電池在內(nèi)的鋰金屬電池領(lǐng)域面臨的一項重要挑戰(zhàn)。
圖 (a) 堅固的雙相表面層構(gòu)造過程的示意圖;(b) 鋰硫電池中多硫化物穿梭引起的鋰金屬腐蝕的機理;(c) 堅固的雙相表面層抑制多硫化物穿梭的機制。
在該研究工作中,趙勇課題組借助“相似相溶原理”,解決了多價金屬氟化物在有機溶劑中的溶解問題。在此基礎(chǔ)上,將金屬氟化物溶解在高極性溶劑二甲亞砜中,從而發(fā)展了“原位構(gòu)建堅固的雙相表面層抑制鋰枝晶生長和多硫化物穿梭”新策略。系統(tǒng)研究證明了雙相表面層能夠顯著提升電池循環(huán)過程中鋰金屬負(fù)極/電解質(zhì)界面的離子傳輸速率和機械穩(wěn)定性,并抑制電解質(zhì)中多硫化物的穿梭效應(yīng),從而提升鋰硫電池的庫倫效率和循環(huán)穩(wěn)定性。該研究工作不僅為解決鋰金屬負(fù)極的腐蝕和枝晶生長問題提供了新的技術(shù)手段,而且能夠為其它堿金屬負(fù)極的穩(wěn)定循環(huán)提供新的思路(Angewandte Chemie International Edition 2021, DOI: 10.1002/anie.202015049)。實驗室碩士生郭威和博士研究生韓慶為論文第一作者,趙勇教授和陳中輝博士為論文通訊作者。
本工作得到了中組部、國家自然科學(xué)基金委、河南省科技廳、河南省教育廳和河南大學(xué)的大力支持。Angewandte Chemie International Edition是化學(xué)領(lǐng)域的頂級期刊,最新影響因子為12.959。
參考資料
[1] 河南大學(xué)新聞網(wǎng),趙勇課題組在Angew. Chem. Int. Ed.報道鋰金屬電池新進(jìn)展,http://news.henu.edu.cn/info/1083/112294.htm
[2] 論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202015049
聲明:化學(xué)加刊發(fā)或者轉(zhuǎn)載此文只是出于傳遞、分享更多信息之目的,并不意味認(rèn)同其觀點或證實其描述。若有來源標(biāo)注錯誤或侵犯了您的合法權(quán)益,請作者持權(quán)屬證明與本網(wǎng)聯(lián)系,我們將及時更正、刪除,謝謝。 電話:18676881059,郵箱:gongjian@huaxuejia.cn