在锂硫电池中，多硫化锂的“穿梭效应”是阻碍锂硫电池进一步发展的主要阻碍之一。研究人员开发出了许多电解液添加剂来抑制“穿梭效应”，其中，离子液体是颇为有效的一种。虽然人们通过电化学测试、电子显微学观察以及光谱学测试等多种手段来理解“穿梭效应”的发生，但是这些测试大多不能直接观察到微观尺度的形貌变化。基于此，韩国科学技术院的Jong Min Yuk课题组和美国劳伦斯伯克利国家实验室的Elton J. Cairns课题组使用原位透射电子显微镜技术直接观察了多硫化锂在电解液中的扩散以及在添加了离子液体电解液中的扩散抑制现象。这篇文章为今后的锂硫电池电解液设计提供了重要参考以及先进的表征方法。

本文要点

1)   作者使用原位石墨烯液体池构筑硫颗粒和电解液的固液界面，通过电子束辐照使硫纳米颗粒发生锂化；

2)   通过透射电镜表征，作者直接观察到了硫颗粒形貌变化过程以及多硫化锂的扩散过程；

3）多硫化锂在添加了离子液体的电解液中的扩散系数比在无离子液体电解液中小两个数量级。离子液体对多硫化锂扩散的有效抑制是其提升锂硫电池库伦效率循环稳定性的重要原因；

参考文献：

Hyeon Kook Seo et al., Direct Visualization of Lithium Polysulfides and Their Suppression in Liquid Electrolyte, Nano Lett., 2020.

DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c00058