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:19
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
糖堆儿爱吃糖完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
1秒前
了了发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
SJD完成签到,获得积分0
2秒前
CHENYINGYING完成签到 ,获得积分10
2秒前
Riwamahai发布了新的文献求助10
2秒前
123456发布了新的文献求助10
2秒前
丰富书南发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
老吴完成签到 ,获得积分10
3秒前
goose发布了新的文献求助10
3秒前
眯眯眼的士萧完成签到,获得积分10
4秒前
子车茗应助时尚的靖雁采纳,获得20
4秒前
4秒前
CQ完成签到,获得积分10
4秒前
ss发布了新的文献求助10
4秒前
Nano完成签到,获得积分10
4秒前
李爱国应助辛勤大碗采纳,获得10
5秒前
5秒前
白开水完成签到 ,获得积分10
6秒前
田超完成签到,获得积分10
6秒前
Lee应助小肥吴采纳,获得10
6秒前
6秒前
ml完成签到 ,获得积分10
6秒前
乐乐应助矫情的陈世美采纳,获得10
7秒前
7秒前
7秒前
7秒前
勤恳的茗茗完成签到,获得积分10
7秒前
充电宝应助单薄的雪兰采纳,获得10
7秒前
美丽电源完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
8秒前
mayamaya完成签到,获得积分10
8秒前
CipherSage应助nkym采纳,获得10
8秒前
今后应助花海采纳,获得10
8秒前
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
Handbook of pharmaceutical excipients, Ninth edition 5000
Aerospace Standards Index - 2026 ASIN2026 3000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Discrete-Time Signals and Systems 610
T/SNFSOC 0002—2025 独居石精矿碱法冶炼工艺技术标准 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6044355
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7810939
关于积分的说明 16244792
捐赠科研通 5190214
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2777254
邀请新用户注册赠送积分活动 1760425
关于科研通互助平台的介绍 1643611