锂硫电池穿梭效应解决方法(三)

为了实现锂硫电池的商业化,研究人员除了对正负极材料进行改性外,还表示了可以对电解液和隔膜材料进行修饰,同样也能升高该电池的循环性能。

锂电池图片

电解质体系的改进

研究表明,在电解液中加入锂盐添加剂,可降低电解液的Li+溶剂化能力,从而抑制聚硫化物在电解液中的溶解,提高电池循环性能。但是,仍然不能避免聚硫化锂少量溶解在这类电解液中,穿梭效应并没有被彻底消除。固体电解质具有单一锂离子传导特性,可完全避免聚硫化锂在电解液中的溶解。Ni等设计了一种高Li+电导率的氟化锂/石墨烯氧化物(LiF/GO)固体电解质,电池在400次循环中,每循环容量衰减仅0.043%,循环性能优异,通过电化学阻抗谱分析和锂枝晶的表征证实了锂负极表面没有发现固体Li2S2/Li2S的绝缘层,表明这种固体电解质能有效地抑制穿梭效应,改善Li-S电池的循环性能。但固态电解质会降低离子电导率,这对中等或高电流密度下的性能有负面影响,且与正负极之间的兼容性较差,界面阻抗较大,需对二者之间的界面进行改性。

最近发现,离子液体电解质对聚硫化物的溶解度比一般的有机电解质要低得多,而且还有抑制锂枝晶生长的作用,同时能保持相对较高的离子电导率。此外,凝胶电解质也被证明能改善Li-S电池的性能。为解决Li-S电池的穿梭效应,还需不断研究探索更加合适的电解质体系。

隔膜的改进

隔膜是锂硫电池的基本组成部分之一,它是一种多孔膜(如聚乙烯、聚丙烯、玻璃纤维等),仅为电子绝缘体,不影响离子穿过膜的传输,但聚硫化物可以通过膜自由扩散,并与负极反应,这会导致电池性能的退化。因此,可采用隔膜改性的方法来阻止聚硫化物穿过隔膜,与金属锂接触反应,从而抑制穿梭效应,改善Li-S电池的性能。

 

 

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