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?張強/張學強/文銳Angew：提高實用鋰硫電池中SEI穩(wěn)定性的電解液設計

實用的鋰硫（Li-S）電池由于在常規(guī)醚類電解液中形成的固體電解質(zhì)界面相（SEI）的不穩(wěn)定性而受到嚴重困擾。

圖1 TO/DME電解液的物化性質(zhì)以及與鋰硫電池的兼容性

清華大學張強、北京理工大學張學強、中科院化學所文銳等提出了一種以1,3,5-三氧乙烷（TO）和1,2-二甲氧基乙烷（DME）為輔助溶劑的電解液，通過豐富Li-S電池中的有機成分來構(gòu)建一個高機械穩(wěn)定性的SEI。具有高聚合能力的TO可以優(yōu)先分解并形成富含有機物的SEI，加強了SEI的機械穩(wěn)定性，從而緩解了SEI的裂紋和再生，降低了活性鋰、多硫化鋰和電解質(zhì)的消耗率。同時，DME確保了硫正極的高比容量。

圖2 SEI的組成和機械穩(wěn)定性

因此，采用TO/DME電解液的Li-S電池在苛刻的條件下提供了216次循環(huán)的改善壽命，而在DOL/DME電解液中只有75次循環(huán)。此外，使用TO/DME電解液的Li-S軟包電池在電池層面上表現(xiàn)出417 Wh kg^-1的比能量，并經(jīng)歷了穩(wěn)定的20次循環(huán)。這項工作為改善SEI的機械穩(wěn)定性提供了一種創(chuàng)新的電解液，并將啟發(fā)實用Li-S電池的新興電解液設計。

圖3 苛刻條件下的鋰硫電池性能

Electrolyte Design for Improving Mechanical Stability of Solid Electrolyte Interphase in Lithium–Sulfur Batteries. Angewandte Chemie International Edition 2023. DOI: 10.1002/anie.202305466

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