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葉明新/沈劍鋒EnSM: 認識多硫化物在鋰硫電池中的作用及電解液工程調(diào)控策略

鋰硫（Li-S）電池由于其相對較高的理論能量密度和低成本的原材料，越來越受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的重視。

然而，它們的商業(yè)化很大程度上取決于克服多硫化物（LiPSs）引起的穿梭效應(yīng)、活性硫材料的低利用效率以及鋰枝晶的不受控制的生長。電解液可能是解決這些問題的關(guān)鍵，并通過電解液工程促進鋰硫電池的反應(yīng)動力學(xué)。

在此，復(fù)旦大學(xué)葉明新教授、沈劍鋒教授等人介紹了鋰硫電池的發(fā)展歷史和工作機制，討論了有助于深入了解鋰硫電池潛在機制的先進原位表征技術(shù)。

隨后，簡單總結(jié)了抑制LiPS穿梭效應(yīng)的各種策略，深入討論了LiPS的作用，并提供了全面的概述，重點是消除LiPS溶解和抑制Li-S電池系統(tǒng)中鋰枝晶生長的電解液工程策略。

圖1. 醚基電解液中鋰硫電池的充放電曲線示意圖以及正負極面臨的挑戰(zhàn)

此外，作者還深入討論了關(guān)于抑制還是促進LiPSs溶解到電解液中的爭議，并介紹了表征Li⁺離子溶劑化結(jié)構(gòu)的技術(shù)和理論計算。最后提供了電解液工程作為鋰硫電池未來研究方向的前景和個人觀點。

作者認為，用于鋰硫電池的具有高Donor Number（DN）陰離子的電解液是未來很有前景的研究方向，電解液添加劑的開發(fā)是另一個發(fā)展方向。此外，安全固態(tài)或凝膠電解質(zhì)的開發(fā)將進一步提高鋰硫電池的可行性。

圖2. 抑制LiPS穿梭效應(yīng)的策略示意圖

Appreciating the Role of Polysulfides in Lithium-Sulfur Batteries and Regulation Strategies by Electrolytes Engineering, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.08.012

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