大連化物所：鋰硫電池電解液材料研究獲進展

【成果簡介】

近日，中國科學院大連化學物理研究所儲能技術研究部研究員張華民、李先鋒和副研究員張洪章團隊，利用“低Ksp抑溶效應”固定多硫化鋰和“界面聚合成膜效應”保護金屬鋰，設計、制備出兼具高穩定性、高安全性和高容量發揮的電解質溶液，并實現了其在鋰硫電池器件中的應用。相關研究成果以“LiNO₃-free electrolyte for Li-S battery: A solvent of choice with low K_sp of polysulfide and low dendrite of lithium”為題發表在Nano Energy上。該研究工作得到國家自然科學基金委、教育部能源材料化學協同創新中心（iChEM）、中科院青年創新促進會和大連化物所百人計劃項目等資助。

【圖文導讀】

圖1 鋰硫電池的無LiNO₃電解液含有低K_sp多硫化物和低枝晶鋰離子

圖2?PS在大量電解質中的擴散

a）向電解質中加入1ml 1.0M的PS;

b）向電解質中加入2ml 0.1M的 PS。

實驗在室溫下進行，并用數碼相機記錄。

【研究內容】

鋰硫電池因具有較高的能量密度和低廉的成本，是目前國際研究熱點之一。多硫化鋰的“飛梭效應”和金屬鋰“界面不穩定”是鋰硫電池面臨的關鍵挑戰。

一直以來，科研人員使用硝酸鋰添加劑來解決上述問題，但是硝酸鋰、炭黑、單質硫共存的電池體系存在安全隱患。該研究團隊首次設計出一類不含硝酸鋰的高性能電解液，兼具較低的多硫化鋰溶解度（K_sp）、較高的鋰離子傳導率、較高的單質硫利用率和優異的金屬鋰界面穩定性。采用該電解液組裝的4000 mAh鋰硫電池器件，其比功率可達60 Wkg^-1，比能量可達350 Whkg^-1，且能穩定循環30次以上，此技術有望使太陽能無人飛機連續飛行1個月。該工作為鋰硫電池電解液材料的設計制備提供了新思路。

原文鏈接：http://www.cas.cn/syky/201707/t20170714_4608507.shtml。

文獻鏈接：LiNO3-free electrolyte for Li-S battery: A solvent of choice with low Ksp of polysulfide and low dendrite of lithium（Nano Energy，2017，DOI：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2017.07.002）

本文由材料人編輯部王冰編輯，點我加入材料人編輯部。

材料測試，數據分析，上測試谷。