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2023年 第29卷 第4期    刊出日期：2023-04-28

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锂硫电池专辑（陈人杰教授、陈嘉嘉教授、金钟教授主编）

第29卷第4期封面和目次

2023, 29(4):  0-0. 

摘要 ( 92 )   PDF (79817KB) ( 408 )  

相关文章 | 计量指标

作者聚焦

2023, 29(4):  2217111. 

摘要 ( 24 )   HTML ( 161)   PDF (131KB) ( 32 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

“锂硫电池”专辑序言

陈嘉嘉, 陈人杰, 金钟

2023, 29(4):  2217000. 

摘要 ( 37 )   HTML ( 52)   PDF (445KB) ( 69 )  

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综述



高性能锂硫电池用钴/碳复合材料硫宿主

杨云锐, 董欢欢, 郝志强, 何祥喜, 杨卓, 李林, 侴术雷

2023, 29(4):  2217003.  doi:10.13208/j.electrochem.2217003

摘要 ( 604 )   RichHTML ( 176)   PDF (4726KB) ( 745 )  

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锂硫电池由于具有较高的能量密度而被认为是极具发展前景的储能设备之一。然而，硫正极遭遇迟缓的反应动力学、缓慢的电荷转移、大的体积膨胀、严重的多硫化锂穿梭效应，这些问题不可避免地导致锂硫电池表现出低的可逆容量、差的倍率性能、短的循环寿命，限制了锂硫电池的实际应用。本文总结了钴/碳复合材料（包括钴纳米颗粒和钴单原子）作为硫宿主的研究进展。总的来说，钴扮演着电催化剂的角色，能够抑制多硫化锂的穿梭效应，加快电化学反应动力学，促进离子/电子转移以及缓解体积膨胀。同时，我们展望了钴/碳复合材料作为锂硫电池硫宿主的发展前景。本工作可为钴/碳复合材料作为锂硫电池硫宿主提供完整的蓝图和建设性的建议，同时这些策略也可用于其他金属-硫电池。



锂硫电池电解液功能性添加剂研究进展

张修庆, 唐帅, 付永柱

2023, 29(4):  2217005.  doi:10.13208/j.electrochem.2217005

摘要 ( 1191 )   RichHTML ( 352)   PDF (4829KB) ( 1669 )  

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由于具有能量密度高、成本低等优点，锂硫电池成为最有前景的下一代电池体系之一。然而，锂硫电池的实际应用仍面临着严峻挑战，如硫和硫化锂的低电导率、多硫化物的穿梭效应和锂枝晶的生长等。通过电解液的优化，可以改善电极|电解质界面，减弱副反应，提高电池性能。其中，电解液中的功能添加剂能有效调节电极界面和电池的氧化还原机制。本文系统性总结了锂硫电池添加剂的最新研究进展，并根据添加剂对锂金属负极的保护作用和对硫正极的稳定作用进行了分类。另外，本文详细讨论了添加剂在硫正极的作用，如抑制多硫化物的溶解和穿梭、充当氧化还原介质、激活硫化锂的沉积与溶解等。最后，本文展望了锂硫电池添加剂的发展前景，希望能对高性能锂硫电池电解液的设计提供借鉴。

论文



金属和合金作为锂-硫电池硫正极催化载体

王振宇, 高学平

2023, 29(4):  2217001.  doi:10.13208/j.electrochem.2217001

摘要 ( 484 )   RichHTML ( 98)   PDF (3728KB) ( 727 )  

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锂-硫电池具有2600 Wh·kg^-1的理论能量密度，被认为是最具发展潜力的下一代能量存储体系之一。然而，锂-硫电池的应用严重受制于单质硫和放电产物（Li₂S₂/Li₂S）迟滞的电化学反应动力学以及可溶性多硫化锂中间体的“穿梭效应”，这些问题导致电池的循环稳定性差、硫利用率以及库仑效率低下。将催化载体引入硫正极，可加快锂-硫电池中含硫物种反应速率，进而抑制活性物质溶解流失。这篇综述简要总结了金属和合金材料作为硫正极核心催化载体的最新研究进展，同时阐明了金属及合金载体对含硫物种的催化转换机理，最后对催化载体的构筑以及高能锂-硫电池的发展进行了展望。



紫外光引发原位交联多功能粘结剂构筑稳固硫正极

李莎, 湛孝, 王顾莲, 王慧群, 熊伟明, 张力

2023, 29(4):  2217004.  doi:10.13208/j.electrochem.2217004

摘要 ( 424 )   RichHTML ( 86)   PDF (2950KB) ( 769 )  

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锂硫电池因其高理论比容量和高能量密度的独特优势，在下一代储能体系中展现出重要的应用前景。然而，锂硫电池的商业化进程仍面临诸多挑战：如可溶性多硫化锂中间产物造成的“穿梭”问题、充放电过程中体积变化剧烈以及电极硫负载增大时的严重极化等，易导致硫正极的结构坍塌和电化学性能的快速衰变。电池作为一个有机整体，其性能优化是一个系统工程，上述挑战对电池内的每一个组分都提出了更高的要求，例如发展具有更好机械性能的新型粘结剂。在本工作中，我们首次在硫正极中引入乙氧基化三羟甲基丙烷三丙酸酯单体，通过紫外光辅助固化实现原位交联，并与传统聚偏氟乙烯粘结剂构成二元粘结剂（简称c-ETPTA/PVDF），用于制备高强度、高硫负载的长寿命锂硫电池。结果表明，采用共价交联的c-ETPTA/PVDF粘结剂不但能显著增强电极极片的机械性能，保持循环过程中的结构稳定性，还可借助其丰富的含氧官能团对溶解性多硫化锂中间产物进行高效地捕获。此外，c-ETPTA/PVDF中的醚氧键与锂离子之间适度的相互作用也有助于锂离子的快速输送。因此，S-c-ETPTA/PVDF电极在2 C倍率下可稳定循环1000次以上，且每个周期的容量衰减率仅为0.038%。即使当硫面载量提高至7.8 mg_S·cm^-2时，经过50个周期循环后，仍可输出6.2 mAh·cm^-2的高平均放电面容量。本工作展示了紫外光引发原位交联技术在制备稳固的高能量密度锂硫电池方面的巨大应用前景。