正文
2. 对称硫化锂-硫电池:一种研究Li-S电池有效部件降解机理的方法
通过避免聚硫化物中间相溶解到电解液中,或防止其扩散到锂金属负极并发生反应,可以提高Li-S电池的容量保持率和循环寿命。然而,在固体电解质界面膜(SEI)的反复形成过程中,由于电解质和多硫化物的不断消耗,且锂对电极的降解机理还不是很清楚,所以无法做出其内在的评估。
图3 对称的硫化锂-硫电池的示意图及性能表征
为了克服锂金属作为对电极的缺点,近日,德国德累斯顿工业大学的
Markus Piwko教授
(通讯作者)等人通过用Li
2
S代替锂金属负极,和硫正极形成一个对称的单元,从而引入了对称的硫化锂-硫测试电池,并且研究了Li-S电池中硫正极内在的降解机理。
这种对称电池中,不需要抑制多硫化物的穿梭效应,可以发生连续自放电和两个电极之间硫活性物质的交换,同时也抑制了全转换反应(Li
2
S到S
8
)。通过用全氟磺酸涂覆的聚烯烃隔膜和具有较低聚硫化物溶解度的电解质屏蔽穿梭效应,可以单独分析Li
2
S和S
8
形成过程中还原/氧化反应的特征。因此,硫的还原和氧化可以独立于锂金属负极的降解。本项工作比较分析了两种不同电解质的对称测试电池Li
x
S|(Li
+
)
n
S
x
n-
|S中,分别是具有较高聚硫化物溶解度的以DME和DOL为溶剂的电解质和具有较低聚硫化物溶解度的电解质。
结果发现,在半电池中,如果在锂负极中没有发生硫损失和电解质分解,后者的每次循环容量损失从3.6 mAh·g
-1
s减少到0.18 mAh·g
-1
s;此外,与第一次循环容量相比,循环超过800圈后,容量保持率达75%,具有较好的循环寿命。该方法有助于对C/S-正极降解机制的理解,并能够确定LSB循环寿命的实际瓶颈。最后得出的结论是:对称的硫化锂-硫电池提供了一种有效的方法,能够分析Li-S电池正极容量的衰减和正极循环寿命,多硫化物发生有限的溶解和/或阻塞,这也是区分正极和锂负极降解的重要方法。
原文链接
:Piwko, Markus, et al. "Symmetric Lithium Sulfide–Sulfur Cells: A Method to Study Degradation Mechanisms of Cathode, Separator and Electrolyte Concepts for Lithium-Sulfur Batteries."
Journal of The Electrochemical Society
165.5 (2018): A1084-A1091.
3、软包锂电池内部组分对寄生热流的影响
电解质溶剂的组分可以对锂离子电池的寿命、倍率性能和温度性能有非常重要的影响,其中,醋酸甲酯(MA)可以提高碳酸盐溶剂的速率和温度性能,但会减少电池的寿命。
图4 等温微热法实验相关数据结果
近日,加拿大达尔豪斯大学的
L. D. Ellis教授
和美国爱达荷国家实验室的
J. R. Dahn教授
(通讯作者)等人采用超高精度的库仑滴定法、原位气体分析法和等温微热法等研究方法,对最近报道的LiNi
0.5
Mn
0.3
Co
0.2
O
2
/石墨软包锂电池中的添加剂进行了研究,