Advanced Functional Materials:低电解液/硫比例(E/S)锂硫电池的合理设计

锂硫电池(LSBs)因其具有非常高的能量密度,受到了研究者的广泛关注。但是其面临的诸多问题限制着它的实际应用,如多硫化物的穿梭效应、低的硫利用率和不稳定的锂金属负极等。经过多年的研究,锂硫电池得到了长足的进展,各项性能得到了极大地提升。但是,其所使用的电解质/硫比(E/S)通常很高(20 μL mg-1),严重限制着LSBs的实际能量密度。因此,为进一步推动LSBs的实用化,非常有必要探究低E/S条件下LSBs的设计思路和研究趋势。

近日,郑州大学郭峻岭副教授、邵国胜教授和武汉理工大学刘金平教授在Advanced Functional Materials上发表了题为“Rational Designs for Lithium-Sulfur Batteries with Low Electrolyte/Sulfur Ratio”(DOI:10.1002/adfm.202010499)的综述文章。本文综述了低E/S带来的缺陷,相应的解决思路和近期的研究进展。有助于系统地了解低E/S条件下锂硫电池的设计思路和研究趋势。特别地,将正极的设计归纳为以下三种策略:防止多硫化物形成/聚集从而避免不充分的溶解;设计多功能大孔网络解决不完全浸润问题;利用禁锢策略缓解循环性能对比表面积的依赖。最后,讨论了低E/S条件下LSBs仍面临的挑战,并提出了一些可能的研究方向。

上述工作得到了国家自然科学基金科学基金(No. 51972257, 51672205)、河南省自然科学基金(No. 202300410427)、河南省重点研发与推广专项(科技攻关,No. 202102210053)的资助。