锂硫(Li-S)电池理论能量高、成本低，是一种很有前途的下一代储能技术。关于其机理，人们在新材料和先进的表征技术方面做了大量的研究工作。然而，由于对真正的高能电池（如袋式电池）的分析和表征有限，尚不清楚如何将在材料层面上的发现应用于实际电池中。

近日，美国太平洋西北国家实验室刘俊教授，Jie Xiao，Dongping Lu教授报道了设计和制造了超过300 Wh kg-1的袋式电池，比较了高能袋式电池所需的电池参数，并研究了反应过程及其与电池循环行为和失效机制的相关性。并通过空间分辨的表征技术和流体流动模拟揭示了袋式电池内液体电解质扩散的影响

文章要点

1）研究发现，高能Li-S袋式电池的灾难性安全事故是由最初十个循环中不均匀的硫/多硫化物反应和电解质耗竭引起的，而不是文献中通常报道的硫溶解。

2）不均匀反应源于循环过程中有限的电解质通过多孔通道扩散进入厚正极的中心部分，这种现象在硫电极上和同一电极平面内都被放大。

3）研究人员提出了提高硫利用率、改善电解质扩散的纳米结构和降低电解质和添加剂消耗的组合策略。

L. Shi, et al, Reaction Heterogeneity in Practical High-Energy Lithium-Sulfur Pouch Cells,  Energy Environ. Sci., 2020

DOI: 10.1039/D0EE02088E

https://doi.org/10.1039/D0EE02088E