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臥龍崗大學(xué)郭再萍&王佳兆AEM：看無粘結(jié)劑Li2S如何提升鋰硫電池能量密度

來自絕緣S和Li₂S₂/Li₂S(Li₂S_1-2)放電產(chǎn)品的挑戰(zhàn)制約著高能量密度鋰硫電池系統(tǒng)的發(fā)展。絕緣Li₂S_1-2沉積在硫基正極(如S和Li₂S)表面限制了反應(yīng)動力學(xué)，導(dǎo)致電化學(xué)性能變差。

近日，臥龍崗大學(xué)郭再萍（通訊作者）和王佳兆（通訊作者）等人在材料研究頂級期刊Adv. Energy Mater.上發(fā)表了題為”Accelerated Polysulfide Redox in Binder-Free Li₂S Cathodes Promises High-Energy-Density Lithium–Sulfur Batteries”的研究性論文。

硫基正極放電中的兩種Li₂S_1-2沉積模型

作者揭示了粘結(jié)劑對Li₂S_1-2在硫基正極上沉積的影響，以及聚偏二氟乙烯與Li₂S/多硫化物之間的相互作用。這種相互作用會阻礙粘結(jié)劑附近的電化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致覆蓋在正極表面的絕緣Li₂S_1-2的致密沉積。

電極制備工藝對放電和帶電Li₂S正極表面形貌的影響

在沒有這種粘結(jié)劑的情況下，可以在整個正極上實現(xiàn)局部均勻的Li₂S_1-2沉積，有效地避免了表面堵塞，顯著提高了電極利用率。采用無粘結(jié)劑Li₂S正極構(gòu)建的全電池，在超高Li₂S負(fù)載和貧電解液下，重量和體積能量密度分別為331.0 WH kg^?1和281.5 WH L^?1，為下一代硫基電池的設(shè)計提供了一種簡便而實用的方法。

NP?Li₂S和P?Li₂S電化學(xué)性能的初步評估

Accelerated Polysulfide Redox in Binder-Free Li₂S Cathodes Promises High-Energy-Density Lithium–Sulfur Batteries (Adv. Energy Mater., 2021, DOI: 10.1002/aenm.202100957)

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