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可充電鋰硫電池因其超高的理論重量能量密度以及低成本和環(huán)境友好的優(yōu)點而在先進電池概念中脫穎而出。盡管實現(xiàn)了環(huán)境的良好可操作性，但將其可操作性擴展到更高和更低的溫度也至關重要，尤其是對于未來特定場景的應用。

在此，青島科技大學李桂村教授聯(lián)合上海大學趙玉峰教授等人首次審查了最近關于鋰硫電池組件熱特性和性能的研究，旨在全面了解在低高溫極端條件下運行的鋰硫電池的進展、挑戰(zhàn)和未來研究方向。從材料的角度，徹底分析了含硫正極材料、先進電解質(zhì)（從傳統(tǒng)液體到準和全固態(tài)電解質(zhì)）和鋰金屬負極在極端溫度下的可加工性。

作者列出了代表性材料和當前的材料設計策略，以充分理解材料的進展。熱變化引起的難以克服的挑戰(zhàn)包括受影響的LiPS溶解度和穿梭、鋰金屬負極的受調(diào)控的枝晶生長、介導的硫轉(zhuǎn)化和增強的寄生副反應等。

圖1. 當前鋰硫電池代表性材料和設計策略總結(jié)

最后，作者給出了在寬溫度范圍內(nèi)運行的可充電鋰硫電池面臨的挑戰(zhàn)和未來方向：

（1）應該通過使用In-situ/operando表征技術(shù)進一步理解和揭示硫向Li₂S轉(zhuǎn)化的機理；

（2）應進一步研究和澄清電解液的化學性質(zhì)以了解SEI的形成和不同溫度下的離子遷移/擴散動力學；

（3）應解決任何電化學反應過程的緩慢轉(zhuǎn)變問題，尤其是在低溫條件下；

（4）消除鋰金屬負極的可逆性和安全性問題；

（5）合理利用溫度條件優(yōu)化電池性能。

圖2. 寬溫鋰硫電池面臨的基本挑戰(zhàn)

Wide Working Temperature Range Rechargeable Lithium-Sulfur Batteries: A Critical Review, Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202107136

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李桂村/趙玉峰AFM: 寬工作溫度范圍的可充電鋰硫電池綜述

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