硫化合物的化學性質(zhì)是包括鋰硫 (Li-S) 電池在內(nèi)的幾種有前途的下一代可充電電池化學物質(zhì)的核心。在鋰硫電池中，多硫化物中間體的形成和穿梭通常被認為是實現(xiàn)其實際可行性的主要障礙。
在此，美國德克薩斯大學奧斯汀分校Arumugam Manthiram教授等人比較了硫?qū)僭兀ㄎ晚冢┰诙嗔蚧镦溨械娜〈⒆C明了它們對Li-S電池化學的有益影響。
研究表明，硒取代的多硫化物由于優(yōu)先生成自由基中間體而有效催化硫/Li2S轉換反應，從而提高了正極利用率，碲取代的多硫化物通過在鋰表面形成具有低Li+離子擴散勢壘的鈍化界面層來提高鋰循環(huán)效率。
這種基于多硫化物“分子工程”并利用內(nèi)在多硫化物穿梭效應的非常規(guī)策略得到了驗證，將貧電解液無負極軟包鋰硫電池的循環(huán)壽命提高了10倍。
此外，無負極配置最大限度地提高了能量密度，減輕了處理薄鋰箔的挑戰(zhàn)，并消除了電池組裝時的自放電。硒和碲化學差異之間產(chǎn)生的見解可廣泛用于金屬硫?qū)僭仉姵匾约傲驅(qū)僭鼗锕腆w電解質(zhì)的研究。
圖2. XPS及飛行時間二次離子質(zhì)譜 (ToF-SIMS) 測試結果
Implications of in-situ chalcogen substitutions in polysulfides for rechargeable batteries, Energy & Environmental Science 2021. DOI: 10.1039/D1EE01113H
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