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可充電鋰硫電池因其超高的理論重量能量密度以及低成本和環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)而在先進(jìn)電池概念中脫穎而出。盡管實(shí)現(xiàn)了環(huán)境的良好可操作性，但將其可操作性擴(kuò)展到更高和更低的溫度也至關(guān)重要，尤其是對于未來特定場景的應(yīng)用。

在此，青島科技大學(xué)李桂村教授聯(lián)合上海大學(xué)趙玉峰教授等人首次審查了最近關(guān)于鋰硫電池組件熱特性和性能的研究，旨在全面了解在低高溫極端條件下運(yùn)行的鋰硫電池的進(jìn)展、挑戰(zhàn)和未來研究方向。從材料的角度，徹底分析了含硫正極材料、先進(jìn)電解質(zhì)（從傳統(tǒng)液體到準(zhǔn)和全固態(tài)電解質(zhì)）和鋰金屬負(fù)極在極端溫度下的可加工性。

作者列出了代表性材料和當(dāng)前的材料設(shè)計(jì)策略，以充分理解材料的進(jìn)展。熱變化引起的難以克服的挑戰(zhàn)包括受影響的LiPS溶解度和穿梭、鋰金屬負(fù)極的受調(diào)控的枝晶生長、介導(dǎo)的硫轉(zhuǎn)化和增強(qiáng)的寄生副反應(yīng)等。

圖1. 當(dāng)前鋰硫電池代表性材料和設(shè)計(jì)策略總結(jié)

最后，作者給出了在寬溫度范圍內(nèi)運(yùn)行的可充電鋰硫電池面臨的挑戰(zhàn)和未來方向：

（1）應(yīng)該通過使用In-situ/operando表征技術(shù)進(jìn)一步理解和揭示硫向Li₂S轉(zhuǎn)化的機(jī)理；

（2）應(yīng)進(jìn)一步研究和澄清電解液的化學(xué)性質(zhì)以了解SEI的形成和不同溫度下的離子遷移/擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)；

（3）應(yīng)解決任何電化學(xué)反應(yīng)過程的緩慢轉(zhuǎn)變問題，尤其是在低溫條件下；

（4）消除鋰金屬負(fù)極的可逆性和安全性問題；

（5）合理利用溫度條件優(yōu)化電池性能。

圖2. 寬溫鋰硫電池面臨的基本挑戰(zhàn)

Wide Working Temperature Range Rechargeable Lithium-Sulfur Batteries: A Critical Review, Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202107136

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李桂村/趙玉峰AFM: 寬工作溫度范圍的可充電鋰硫電池綜述

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