Anode‐Free Lithium–Sulfur Cells Enabled by Rationally Tuning Lithium Polysulfide Molecules

多硫化物 阳极 电解质 化学 锂硫电池 锂(药物) 无机化学 硫黄 分子 材料科学 电极 有机化学 电化学 冶金 医学 物理化学 内分泌学
作者
Yuxun Ren,Amruth Bhargav,Woochul Shin,Hyunki Sul,Arumugam Manthiram
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:61 (35): e202207907-e202207907 被引量:52
标识
DOI:10.1002/anie.202207907
摘要

Abstract The two major barriers of practical lithium–sulfur batteries are the poor reversibility of lithium‐metal anode and sluggish kinetics of sulfur cathode. Here, we report a simple yet cogent, molecular tailoring approach for lithium polysulfides, enabling a synergistic enhancement of anode reversibility and cathode kinetics. We show that SnI 4 coordinates with lithium polysulfides to form soluble complexes, resulting in a Li 2 SnS 3 ‐rich anode interphase layer. As Li 2 SnS 3 is stable against parasitic reactions and has a lower ionic resistance over cycling, the Li plating/stripping efficiency is greatly improved. In addition, the formation of soluble complexes between SnI 4 and lithium polysulfides play a non‐negligible role in suppressing the clustering behavior of lithium polysulfide molecules, resulting in a significant enhancement in sulfur conversion kinetics under lean electrolyte conditions. The synergistic improvement is validated in anode‐free, lean‐electrolyte pouch cells with a Li 2 S cathode that displays capacity retention of 78 % after 100 cycles.
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