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:9
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
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
不成安火完成签到,获得积分10
刚刚
弱水三千完成签到,获得积分10
1秒前
沐秋如叶完成签到 ,获得积分20
1秒前
2秒前
kalani完成签到,获得积分20
2秒前
李立完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
cfer完成签到,获得积分10
4秒前
左丘世立发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
可爱的函函应助Ginelle采纳,获得10
6秒前
LiLi发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
看文献中完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
8秒前
Shelton_Lu完成签到,获得积分20
8秒前
clamon完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
woommoow完成签到,获得积分10
9秒前
科研通AI2S应助左丘世立采纳,获得10
10秒前
苏卿应助xuan采纳,获得10
10秒前
灯灯发布了新的文献求助10
12秒前
科研通AI2S应助过昭关采纳,获得10
12秒前
哪壶不开提哪壶完成签到,获得积分20
13秒前
psybrain9527完成签到,获得积分10
13秒前
lisu完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
小荣完成签到,获得积分10
14秒前
张雪敏发布了新的文献求助10
14秒前
18746005898完成签到 ,获得积分10
14秒前
赘婿应助RZS采纳,获得10
15秒前
SSK发布了新的文献求助30
15秒前
李爱国应助柚子采纳,获得10
16秒前
2213sss完成签到,获得积分10
18秒前
黄桂斌完成签到,获得积分10
18秒前
有机合成发布了新的文献求助10
18秒前
Cope给Cope的求助进行了留言
19秒前
19秒前
李铮完成签到,获得积分10
20秒前
高分求助中
Evolution 10000
Becoming: An Introduction to Jung's Concept of Individuation 600
Distribution Dependent Stochastic Differential Equations 500
A new species of Coccus (Homoptera: Coccoidea) from Malawi 500
A new species of Velataspis (Hemiptera Coccoidea Diaspididae) from tea in Assam 500
PraxisRatgeber: Mantiden: Faszinierende Lauerjäger 500
The Kinetic Nitration and Basicity of 1,2,4-Triazol-5-ones 440
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 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 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3159243
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2810372
关于积分的说明 7887509
捐赠科研通 2469200
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1314702
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 630697
版权声明 602012