Solvent Dynamics in Gel Polymer Electrolytes for Lithium–Sulfur Batteries

聚合物电解质 电解质 聚合物 锂(药物) 溶剂 材料科学 硫黄 无机化学 化学工程 化学 有机化学 离子电导率 物理化学 电极 医学 工程类 内分泌学
作者
Luisa Gomes,Huidong Dai,Daniel Chambers,Victor Ribeiro Sanctis,Kevin Yang,Ruizhi Dong,Anhtu Do,Tongtai Ji,Sanjeev Mukerjee
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:19 (21): 19715-19729 被引量:7
标识
DOI:10.1021/acsnano.5c01797
摘要

Li-sulfur (Li-S) batteries are promising as the next-generation energy storage technology but face challenges due to sluggish sulfur redox reaction (SRR) kinetics and a sulfur shuttling effect. While many studies have explored polycaprolactone (PCL)-based gel polymer electrolytes (GPEs) to address these issues, the influence of solvent properties, including dielectric constant (ϵ) and donor and acceptor numbers (DN and AN), remain unexplored despite their critical impact on performance and full-scale implementation. This study systematically compares three distinct electrolytes, dimethoxyethane (DME), dimethyl sulfoxide (DMSO), and tetraethylene glycol dimethyl ether (TEGDME)-paired with PCL, to correlate the varied solvent properties and their effects on the physical properties of the GPE, in terms of Li+ transport and solvation, and polysulfide's confinement. Among them, the DME-based GPE, with an intermediate DN, exhibited the lowest crystallinity (2.31%), highest ionic conductivity (7.49 mS/cm), and high Li+ transference number (0.77). As a result, it achieved a specific capacity of 795 mAh/g sulfur and an average Coulombic efficiency of 97.5% after 120 cycles at C/5, outperforming its competitors. Operando Raman and UV-vis spectroscopy confirmed that PCL effectively confines long-chain polysulfides within its network, mitigating the shuttle effect and facilitating reversible polysulfide conversion. These findings demonstrate that GPEs with moderate DN values and balanced ϵ significantly enhance stability, extend cycle life, and improve rate performance for Li-S batteries. This work provides valuable insights into the design of advanced electrolyte systems for practical energy storage applications.
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
贝肯帕尼尼完成签到 ,获得积分10
刚刚
背后的小白菜完成签到,获得积分10
1秒前
123完成签到,获得积分10
1秒前
李修名完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
西边的海完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
淡定宛白完成签到,获得积分10
2秒前
Autumn完成签到 ,获得积分10
2秒前
Autin完成签到,获得积分0
2秒前
大力的银耳汤完成签到,获得积分10
2秒前
马晓玲完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
嘉佳完成签到,获得积分10
3秒前
WXR发布了新的文献求助10
3秒前
虚幻又菡完成签到,获得积分10
4秒前
超级香之完成签到,获得积分10
4秒前
SophieLiu完成签到,获得积分10
4秒前
盛意完成签到,获得积分10
4秒前
哈哈哈哈完成签到,获得积分10
4秒前
destiny完成签到,获得积分10
4秒前
Akim应助刘晨飞采纳,获得10
4秒前
活泼的蘑菇完成签到 ,获得积分10
4秒前
kdqiu发布了新的文献求助30
5秒前
小黑球完成签到,获得积分10
5秒前
gnos发布了新的文献求助10
5秒前
22完成签到,获得积分10
5秒前
huanghui发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
张张完成签到 ,获得积分10
6秒前
周小鱼完成签到,获得积分10
6秒前
lilei发布了新的文献求助10
6秒前
彪壮的恋风完成签到,获得积分10
6秒前
钻石灰尘发布了新的文献求助10
6秒前
缺缺完成签到,获得积分10
6秒前
1111完成签到,获得积分20
6秒前
ting_jiang完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
Sera完成签到,获得积分10
7秒前
123发布了新的文献求助10
8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
The anomeric effect 1000
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Perfectionism in School: When Achievement Is not So Perfect 600
Organizational Behavior 510
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 7726562
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9278828
关于积分的说明 20129607
捐赠科研通 7303629
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3302222
关于科研通互助平台的介绍 2455591
邀请新用户注册赠送积分活动 2310156