锂硫电池穿梭效应解决方法(二)

锂硫电池穿梭效应的解决方法除了可以从正极材料入手外,还能从负极材料入手,其是通过阻止聚硫化物与锂负极材料的接触。

高活泼性的锂负极容易与电解液发生反应,在锂的表面生成钝化膜,并易导致枝晶生长造成电池内部短路等,影响电池的安全性能;其次,在锂硫电池充放电过程中,锂负极会沉淀堆积聚硫化物或消耗大量锂,使得负极体积产生巨大的改变,从而破坏负极结构,严重影响电池的电化学性能。

锂电池图片

常用的解决方法有:(1)镀膜:使金属锂表面致密稳定;(2)加入各种添加剂来避免锂不良反应的发生;(3)采用聚合物电解质;(4)将金属锂和其他金属组成合金,如锂-铝合金、锂-锡合金等,能在一定程度上减缓金属锂与电解液的反应。

常用简单而有效的方法是通过功能添加剂在金属锂表面形成钝化膜,以此来阻止聚硫化物与金属锂的接触而产生化学反应,如在电解液中添加硝酸锂(LiNO3)在锂表面形成含氮-氧(N-O)化合物的SEI膜,但是这种SEI膜在电池充放电过程中会不断生成和分解,使得电池难以获得长期稳定的循环性能,且LiNO3在电压过低(<1.7V)时,会发生不可逆的电化学氧化还原反应。

此外,对金属锂进行表面修饰预处理也是一个可行的重要思路。Wen等采用原位生长法在金属锂表面覆盖了一层氮化锂(Li3N),能阻止锂与电解液直接接触,此外,Li3N具有优异Li+导电性,能实现金属锂与电解液之间的Li+迁移,0.5C下,电池循环500次后,仍保持780mAh/g的放电比容量,库仑效率超过92%。

 

 

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