锂硫(Li-S)电池中电解质的高质量分数是其比能量远低于预期的主要原因。迄今为止,由于Li-S电池的高正极孔隙率和锂金属负极的电解质消耗,降低锂硫电池的电解质体积仍然是一个挑战。
近日,中科院物理研究所索鎏敏研究员报道了提出了一类新的超轻电解质,以解决锂硫电池中非活性电解质质量分数过高的问题。结果表明,这种密度为0.83 g mL-1的超轻电解质不仅比常规电解质的单位体积重量减轻了30%,而且与金属锂具有良好的相容性。
文章要点
1)通过引入一种弱配位且与锂相容的单醚,大大降低了整个电池中电解质的质量分数,并使Li-S软包电池在贫电解质条件下仍保持了功能。
2)与传统Li-S电池(1.2 g mL−1)相比,采用该超轻电解质的锂硫电池在E/S=3.0 μ mg−1的条件下,可获得2.2 g Ah−1的超低电解质质量/容量比(E/C),比能量提高了19.2%(从329.9提高到393.4 Wh kg−1)。
3)在不同的E/S比下,使用这种超轻电解质可以使比能量提高20%以上。因此,这种超轻电解质是提高锂硫电池比能量的一种通用策略。
研究工作为提高锂硫电池的实际比能量提供了一种新的可行策略。未来,随着更多超轻电解液的发现,预计Li-S电池的比能量将在全电池级比能量上得到进一步的提高。
参考文献
Tao Liu, et al, Ultralight Electrolyte for High-Energy Lithium-Sulfur Pouch Cells, Angew. Chem. Int. Ed., 2021
DOI: 10.1002/anie.202103303
https://doi.org/10.1002/anie.202103303