Ultralean Electrolyte Li-S Battery by Avoiding Gelation Catastrophe

多硫化物 电解质 硫黄 溶解 电化学 材料科学 阴极 溶解度 扩散 电导率 无机化学 锂硫电池 电池(电) 化学工程 化学 冶金 电极 有机化学 物理化学 热力学 功率(物理) 工程类 物理
作者
Li Wang,Yong Xie,Xiaoqun Qi,Ruining Jiang,Kai Huang,Long Qie,Sa Li
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:14 (41): 46457-46470 被引量:20
标识
DOI:10.1021/acsami.2c10906
摘要

Due to the poor electronic conductivity of solid sulfur and sulfides, the dissolution of Sα– (α = 0, 2/8, 2/6, 2/4) into a liquid electrolyte and the vehicular diffusion of Sα– to carbon black are necessary for the electrochemical activity of a sulfur cathode in lithium-sulfur (Li-S) batteries. However, exactly how much dissolution and diffusion are required for high sulfur utilization and how this may control the minimum electrolyte/sulfur ratio, (E/S)min, have not been quantitatively settled. In this work, we show experimentally that a dissolved polysulfide concentration which is too high (>10–20 MS) may gel the liquid electrolyte, leading to catastrophic loss of Sα– mobility, a failure mode that is especially susceptible in a high-donor-number (DN) electrolyte under a lean condition (low E/S), similar to a traffic jam, resulting in high electrochemical polarization and low sulfur utilization. In contrast, we show that a low-DN electrolyte, even with a low polysulfide solubility of 0.1–0.5 MS, will never encounter a gelation catastrophe even at extremely low E/S, leading to unprecedentedly high energy density. Specifically, high sulfur utilizations of 96% (1600 mAh g–1) and 78% (1300 mAh g–1) are reached in an electrolyte as lean as E/S = 2 and 1 μL mg–1 Li-S coin cells when DME1.6LiFSI-HFE of low solvation capability (DN = 13.9) is adopted, even paired against a high-sulfur-loading cathode (5 mg cm–2).
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
1秒前
大仙完成签到 ,获得积分10
1秒前
3秒前
guozi完成签到,获得积分10
3秒前
今后应助云染采纳,获得10
4秒前
雅思莫拉发布了新的文献求助10
4秒前
aaa完成签到 ,获得积分10
4秒前
鲤鱼青雪发布了新的文献求助10
5秒前
joyce930728完成签到 ,获得积分10
6秒前
qifeng完成签到,获得积分10
6秒前
谦让的我喔完成签到 ,获得积分10
7秒前
guozi发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
你演的吧完成签到,获得积分10
10秒前
12秒前
X57完成签到 ,获得积分10
13秒前
pp发布了新的文献求助10
14秒前
77发布了新的文献求助10
15秒前
Ann完成签到,获得积分10
17秒前
19秒前
19秒前
jacaranda发布了新的文献求助10
19秒前
21秒前
dijla发布了新的文献求助10
22秒前
3082完成签到,获得积分10
23秒前
雅思莫拉完成签到,获得积分20
23秒前
Winkhl发布了新的文献求助10
24秒前
颜宁发布了新的文献求助10
24秒前
27秒前
张jh完成签到,获得积分10
31秒前
健康的友琴完成签到,获得积分10
32秒前
枕风完成签到,获得积分10
32秒前
战晓完成签到,获得积分10
32秒前
larrry发布了新的文献求助10
34秒前
34秒前
34秒前
SciGPT应助朴素的山蝶采纳,获得10
34秒前
35秒前
geekxh完成签到,获得积分10
35秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Les chinois de jakarta: temples et vie collective 1000
Autoparametric Resonance in Mechanical Systems 1000
Social Psychology 800
基于锂离子电池正极材料回收的绿色溶剂开发及工程化应用研究 800
Cosmos as Art Object: Studies in Plato's Timaeus and Other Dialogues 600
Management and the Arts 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7647280
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9219564
关于积分的说明 19786582
捐赠科研通 7212238
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3277330
关于科研通互助平台的介绍 2438726
邀请新用户注册赠送积分活动 2275658