北京大学庞全全/邹如强，NatureChemistry！

锂电联盟会长 2025-02-17 10:17 481浏览 0评论 0点赞

汽车照明系统的“智慧大脑”，竟然是它？》 超低功耗CW32L083系列

点击左上角“锂电联盟会长”，即可关注！

锂硫电池有望实现高能量密度存储，但由于多硫化物会不受控制的溶解，导致其稳定性较差。

尽管限制多硫化物溶剂以建立固态硫反应可以将电极反应从电解液中解耦，但这种方法的反应动力学缓慢。

2025年2月13日，北京大学庞全全研究员和邹如强教授团队在国际顶级期刊Nature Chemistry发表题为《Surface-localized phase mediation accelerates quasi-solid-state reaction kinetics in sulfur batteries》的研究论文，刘亚涛博士后为论文第一作者，庞全全研究员和邹如强教授为论文共同通讯作者。

在这里，作者提出了一种表面局部多硫化物溶剂化策略，通过利用弱溶剂化电解质中的有机相介质来调节“准固态”多硫化物的反应。

这种电解质限制了多硫化物的整体溶解，而相介质与表面多硫化物络合，促进了表面多硫化物的溶剂化，促进了快速的表面局部溶液相硫反应。

采用表面局部相介质的锂硫电池在16 C时，硫的容量可以达到494 mA h g^-1_-sulfur，在300次循环后容量保持率为90.2%。并且，该方法能够使2.4 Ah 331 Wh kg^-1电池稳定运行。

作者的工作强调了表面相介质通过合理设计电解质在控制电极反应途径和动力学方面的优势。

图1：提出的表面局部溶剂化介导的QSSSR原理图

图2：电解质溶剂化结构表征

图3：使用LiTFSI-CPME和LiTFSI-DME电解质的电极反应行为

图4：BDTS-LiTFSI-CPME电解质中的相介导效应

图5：原位X射线对硫动力学研究

图6：Li-S电池在BDTS-LiTFSI-CPME电解质中的电化学性能

综上，Li-S电池与其他电池化学性质的区别在于硫反应途径和动力学对电解质化学性质的依赖。

该研究中，作者展示了一种表面局部溶剂化策略，通过利用WSE和有机PM来介导“准固态”LiPSs的反应。

所设计的基于CPME的WSE在两个方面很重要：（Ⅰ）它限制了LiPSs的溶解，并在电池中实现了全局的QSSSR，使硫电极反应从电解液中解耦；（Ⅱ）通过抑制枝晶和形成坚固的富无机物SEI来稳定锂金属阳极。通过引入有机硫化物分子PM，在LiPSs表面附近形成溶剂化的LiPSs，从而将全局的QSSSR转变为表面局部的溶剂化介导的QSSSR，解决了QSSSR反应缓慢的问题。

该反应极大地提高了硫氧化还原动力学，实现了电池的超高倍率，并通过减轻Li₂S失活作用而实现了稳定的电池循环。

相介导的QSSSR和稳定的锂金属阳极的协同作用使331 Wh kg^-1锂电池在实际条件下稳定循环。

CPME基电解质成本低，与经典的DOL-DME和商用锂离子电池的电解质相当。

特别是，所提出的相介导策略普遍适用于QSSSR，为更先进的相介导剂设计创造了很大的空间。

对PM-Li₂S_x 络合动力学、阻燃电解质和合适的硫阴极的研究会进一步改善恶劣条件下基于的QSSSR电池。

该发现非常重要，因为它代表了一种新的硫反应机制，其中，虽然LiPSs整体上以固态（“准固态”）的形式存在，但PM产生了一个表面局部化的溶液区域，用于快速的溶液相反应。

该研究为功能电解质合理设计开辟了一个新维度，无疑将激发对低成本高能量硫基电池电解质化学的更多探索。

Liu, Y., An, Y., Fang, C. et al. Surface-localized phase mediation accelerates quasi-solid-state reaction kinetics in sulfur batteries. Nat. Chem. (2025). https://doi.org/10.1038/s41557-025-01735-w.

文章来源：电池未来

锂电联盟会长向各大团队诚心约稿，课题组最新成果、方向总结、推广等皆可投稿，请联系：邮箱libatteryalliance@163.com或微信Ydnxke。

相关阅读：

锂离子电池制备材料/压力测试！

锂电池自放电测量方法：静态与动态测量法！

软包电池关键工艺问题！

一文搞懂锂离子电池K值！

工艺，研发，机理和专利！软包电池方向重磅汇总资料分享！

揭秘宁德时代CATL超级工厂！

搞懂锂电池阻抗谱(EIS)不容易,这篇综述值得一看！

锂离子电池生产中各种问题汇编！

锂电池循环寿命研究汇总（附60份精品资料免费下载）

登录阅读全文



免责声明：该内容由专栏作者授权发布或作者转载，目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点，本站亦不保证或承诺内容真实性等。若内容或图片侵犯您的权益，请及时联系本站删除。侵权投诉联系： nick.zong@aspencore.com！

锂电联盟会长研发材料，应用科技

进入专栏

锂电联盟会长研发材料，应用科技

文章：3269篇粉丝：117人

关注  私信

北京大学庞全全/邹如强，NatureChemistry！

最近文章

热门文章

推荐

最新资讯