博鱼体育app官网下载_新型原位保护层技术提升Li-S电池循环性能

随着人们对化学储能电池能量密度的拒绝大大提升，传统的锂离子电池早已渐渐无法符合高比能电池的市场需求，为了更进一步提高电池的能量密度，人们研发了多种低能量密度体系，例如Li-O2电池和Li-S电池，其中Li-O2电池的理论比能量平均3600Wh/kg，远高于目前的锂离子电池体系。S的理论比容量超过1672mAh/g，理论比能量超过2600Wh/kg，虽然稍逊色于Li-O2电池，但是Li-S电池的优势是技术成熟度较高，有期望需要在短时间内实际应用于。Li-S电池不存在的主要问题有以下几点：1）S和金字锂产物的电导率很低，容许了其性能充分发挥；2）嵌锂中间产物多硫化物的沉淀和其在正负极之间来回的问题，这某种程度不会导致负极活性物质的损失,还不会造成较低库伦效率；3）嵌锂造成S体积收缩的问题，平均80%，引发电极结构毁坏，容量衰降；4）负极锂枝晶的问题，在电池的过程中金属锂的表面由于电流产于不均匀分布的问题，不会造成锂枝晶的生长问题，这不仅不会造成容量衰降，还有可能引起相当严重的安全性问题。

这其中S的体积收缩和电导率较低的问题早已通过将S与其他导电材料填充的方法获得了解决问题，目前还必须解决问题的是金字锂中间产物的沉淀的问题。近日，来自同济大学的LimingJin等人利用原位构成保护层技术，在S的表面外壳了一层La2S3导电封锁层，需要很好的诱导嵌锂中间产物向电解液中沉淀，增加来回效应，提升电池的循环性能，同时该保护层还需要诱导Li2S的结晶，提升离子电导率。

因此用于该技术的Li-S电池在0.2C循环300次后，其容量依然需要超过803mAh/g，在5C倍率下依然可以取得410mAh/g的高容量。实验中LimingJin将La(NO3)3沉淀在电解液中，取得1wt%溶液，通过S电中的金字锂产物多硫化合物LiPS与La(NO3)3反应取得La2S3表面保护层。

为了分析该过程的反应机理，LimingJin展开了右图右图的试验，向Li2S4的溶液中重新加入La(NO3)3溶液，经过三个小时后，溶液完全早已逆的回应了，LimingJin指出反应机理如下右图。对反应产物的检测也指出，产物为晶体La2S3。

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