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彭?xiàng)澚?謝清水Adv. Sci.: 抑制高性能鋰硫電池多硫化物穿梭的進(jìn)展和策略

鋰硫（Li-S）電池因其高能量密度和成本效益而被認(rèn)為是最有前途的下一代儲(chǔ)能系統(tǒng)。然而，其實(shí)際應(yīng)用受到一些不可避免的缺點(diǎn)的嚴(yán)重阻礙，尤其是可溶性多硫化鋰（LiPS）的穿梭效應(yīng)導(dǎo)致容量快速衰減和循環(huán)壽命下降。

在此，廈門(mén)大學(xué)彭?xiàng)澚航淌?、謝清水副教授等人重點(diǎn)研究了LiPSs在Li-S電池中的穿梭路徑及其對(duì)相應(yīng)組成的影響，回顧了硫主體、電解液、隔膜和負(fù)極保護(hù)抑制穿梭效應(yīng)的最新進(jìn)展和策略。作者首先介紹了鋰硫電池的基本概念和機(jī)制，以深入了解鋰硫電池中LiPSs的產(chǎn)生和穿梭效應(yīng)。然后，逐步討論了沿?cái)U(kuò)散路徑的LiPSs穿梭抑制策略，包括：

1）通過(guò)改性硫主體固定/電催化LiPSs的轉(zhuǎn)化。

2）通過(guò)定制的電解液系統(tǒng)降低溶解度或消除LiPSs的形成。

3）通過(guò)改性層阻止LiPSs滲透隔膜，隔膜上的改性層可以作為物理屏障有效捕獲到達(dá)隔膜表面的LiPSs并將其限制在正極側(cè)。

4）通過(guò)負(fù)極界面工程防止LiPSs和鋰負(fù)極之間的表面化學(xué)反應(yīng)。

圖1. Li-S電池的示意圖和工作原理

最后，作者對(duì)Li-S電池轉(zhuǎn)化問(wèn)題和實(shí)際應(yīng)用的未來(lái)研究提出了一般性結(jié)論和展望：

（1）催化機(jī)理的深入探索。開(kāi)發(fā)和優(yōu)化XAS、IR、XPS和STEM等原位表征技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池在運(yùn)行過(guò)程中內(nèi)部的瞬時(shí)變化和演化過(guò)程；

（2）開(kāi)發(fā)不含多硫化物的固態(tài)電解質(zhì)。從本質(zhì)上講，用全固態(tài)電解質(zhì)代替液體電解質(zhì)是克服多硫化物穿梭問(wèn)題的最有效策略；

（3）全電池和實(shí)用軟包電池的探索。實(shí)現(xiàn)Li-S電池的實(shí)際應(yīng)用不僅需要關(guān)注材料研究，還需要關(guān)注電極結(jié)構(gòu)和電池工程；

（4）匹配大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用。高硫含量、高面積質(zhì)量負(fù)載及低電解液/硫（E/S）比對(duì)鋰硫電池的能量密度有深遠(yuǎn)的影響，此外Li-S電池的熱穩(wěn)定性和鋰金屬的回收也需深入研究。

圖2. 改性鋰金屬的制備及其在鋰硫電池中的應(yīng)用示意圖

Recent Advances and Strategies toward Polysulfides ShuttleInhibition for High-Performance Li-S Batteries, Advanced Science 2022. DOI: 10.1002/advs.202106004

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