Enhancing Li cycling coulombic efficiency while mitigating “shuttle effect” of Li-S battery through sustained release of LiNO3

法拉第效率 阳极 电解质 自行车 材料科学 锂(药物) 化学工程 电池(电) 化学 电极 历史 物理 工程类 医学 内分泌学 物理化学 功率(物理) 考古 量子力学
作者
Qi Jin,Kaixin Zhao,Lili Wu,Lu Li,Long Kong,Xitian Zhang
出处
期刊:Journal of Energy Chemistry [Elsevier BV]
卷期号:84: 22-29 被引量:21
标识
DOI:10.1016/j.jechem.2023.05.020
摘要

In practical lithium-sulfur batteries (LSBs), the shuttle effect and Li cycling coulombic efficiency (CE) are strongly affected by the physicochemical properties of solid electrolyte interphase (SEI). LiNO3 is widely used as an additive in electrolytes to build a high-quality SEI, but its self-sacrificial nature limits the ability to mitigate the shuttle effect and stabilize Li anode during long-term cycling. To counteract LiNO3 consumption during long-term cycling without using a high initial concentration, inspired by sustained-release drugs, we encapsulated LiNO3 in lithiated Nafion polymer and added an electrolyte co-solvent (1,1,2,2-tetrafluoroethylene 2,2,2-trifluoromethyl ether) with poor LiNO3 solubility to construct high-quality and durable F- and N-rich SEI. Theoretical calculations, experiments, multiphysics simulations, and in-situ observations confirmed that the F- and N-rich SEI can modulate lithium deposition behavior and allow persistent repair of SEI during prolonged cycling. Hence, the F- and N-rich SEI improves the Li anode cycling CE to 99.63% and alleviates the shuttle effect during long-term cycling. The lithium anode with sustainable F- and N-rich SEI shows a stable Li plating/stripping over 2000 h at 1 mA cm−2. As expected, Li||S full cells with this SEI achieved a long lifespan of 250 cycles, far exceeding cells with a routine SEI. The Li||S pouch cell based on F- and N-rich SEI also can achieve a high energy density of about 300 Wh kg−1 at initial cycles. This strategy provides a novel design for high-quality and durable SEIs in LSBs and may also be extendable to other alkali metal batteries.
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
huangbing123完成签到 ,获得积分10
1秒前
卜凡发布了新的文献求助10
1秒前
小马甲应助周小鱼采纳,获得10
2秒前
2秒前
2秒前
wy18567337203完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
自渡完成签到 ,获得积分10
5秒前
长情尔曼完成签到,获得积分10
6秒前
Anthony发布了新的文献求助10
6秒前
半斤完成签到 ,获得积分10
7秒前
长情尔曼发布了新的文献求助10
8秒前
LaTeXer应助饱满跳跳糖采纳,获得10
10秒前
10秒前
科目三应助甜甜圈采纳,获得10
11秒前
JamesPei应助myy采纳,获得10
12秒前
Anthony完成签到,获得积分10
13秒前
万能图书馆应助小程同学采纳,获得10
14秒前
coolkid应助赐图图一篇SCI采纳,获得10
14秒前
韩麒嘉发布了新的文献求助10
15秒前
晶格畸变完成签到,获得积分10
16秒前
17秒前
付其喜完成签到,获得积分10
17秒前
mizhou完成签到,获得积分10
18秒前
欣喜谷槐完成签到,获得积分10
19秒前
王肖完成签到 ,获得积分10
19秒前
齐天大圣应助怕黑君浩采纳,获得30
21秒前
cc完成签到 ,获得积分10
22秒前
qiqi完成签到,获得积分0
25秒前
keyanrubbish发布了新的文献求助10
30秒前
30秒前
小程同学完成签到,获得积分10
33秒前
Nick_YFWS完成签到,获得积分10
35秒前
小程同学发布了新的文献求助10
36秒前
小瓜在吗完成签到 ,获得积分10
36秒前
NexusExplorer应助zhentg采纳,获得10
38秒前
欢檬应助灰底爆米花采纳,获得10
40秒前
miketyson完成签到,获得积分10
42秒前
请叫我风吹麦浪应助Linda采纳,获得10
44秒前
45秒前
高分求助中
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
Indomethacinのヒトにおける経皮吸収 400
基于可调谐半导体激光吸收光谱技术泄漏气体检测系统的研究 370
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 370
Robot-supported joining of reinforcement textiles with one-sided sewing heads 320
Aktuelle Entwicklungen in der linguistischen Forschung 300
Current Perspectives on Generative SLA - Processing, Influence, and Interfaces 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3991847
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3532997
关于积分的说明 11260291
捐赠科研通 3272252
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1805688
邀请新用户注册赠送积分活动 882609
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 809425