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葉明新/沈劍鋒EnSM: 認(rèn)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(jìn)鋰硫電池的反應(yīng)動(dòng)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(jī)制，討論了有助于深入了解鋰硫電池潛在機(jī)制的先進(jìn)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(diǎn)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(fù)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(jìn)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(jì)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(gè)人觀點(diǎn)。

作者認(rèn)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(gè)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(jìn)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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