Li-S電池由于具有超高的理論容量和能量密度，引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的極大關(guān)注。盡管在提高這些電池的容量和循環(huán)壽命方面取得了重大進(jìn)展，但一個重大挑戰(zhàn)卻被忽視了。Li-S電池中常用的醚基電解液具有高揮發(fā)性，在許多應(yīng)用中不切實際。另一方面，碳酸酯基電解液已在商用鋰離子電池中使用了30年，是替代Li-S電池中醚基電解液自然而實用的選擇。然而，目前對在Li-S電池中使用碳酸酯基電解液的關(guān)注較少，部分原因是當(dāng)采用傳統(tǒng)材料設(shè)計和策略時，碳酸酯溶劑和多硫化物陰離子之間的不可逆反應(yīng)會導(dǎo)致電池失效。
美國德雷塞爾大學(xué)Vibha Kalra等對在Li-S電池中采用碳酸酯基電解液的最新進(jìn)展進(jìn)行了全面而批判性的回顧。
首先，作者討論了碳酸酯電解液用于Li-S電池的優(yōu)缺點，然后，詳細(xì)比較了醚基和碳酸酯基電解液，并討論了親核多硫化物和親電碳酸酯溶劑之間的不可逆反應(yīng)機制。接著，通過定義硫的“固-固直接轉(zhuǎn)化反應(yīng)”（SSDC），將討論單一平臺電位分布、固體到固體的反應(yīng)途徑，并詳細(xì)討論了在Li-S電池中采用碳酸酯基電解液的挑戰(zhàn)。然后，在第3節(jié)中對正極改性方法進(jìn)行了全面回顧，以使SSDC反應(yīng)成為可能。
圖2 采用醚基/碳酸酯基電解液的Li-S電池的CV和充放電曲線
在第4節(jié)中，基于文獻(xiàn)，作者通過電解液改性為碳酸酯電解液基Li-S電池的反應(yīng)性挑戰(zhàn)提供可能的解決方案。在第5節(jié)中，進(jìn)一步介紹了在碳酸酯電解液中使用鋰金屬負(fù)極的挑戰(zhàn)，并將詳細(xì)討論了這些挑戰(zhàn)的可能解決方案。最后，根據(jù)目前在制備實用Li-S電池方面取得的進(jìn)展，展望了Li-S電池的未來，并對正極、負(fù)極和電解液的進(jìn)一步發(fā)展提出了建議。
總之，碳酸酯基電解液在Li-S電池中的使用可以被認(rèn)為是Li-S電池的一場革命，因為它們具有實用性和長期循環(huán)性，盡管仍有一些挑戰(zhàn)有待解決，但作者希望這篇綜述文章能引起科學(xué)家的注意，通過精細(xì)的電池實驗、原位光譜和微觀研究以及理論模擬和建模，從根本上研究電極結(jié)構(gòu)和電解液改性的優(yōu)化。
A review on the use of carbonate-based electrolytes in Li-S batteries: A comprehensive approach enabling solid-solid direct conversion reaction. Energy Storage Materials 2022. DOI: 10.1016/j.ensm.2022.03.015
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