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当期目录

    2023年 第29卷 第3期    刊出日期:2023-03-28
    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3期封面和目次
    2023, 29(3):  0. 
    摘要 ( 77 )   PDF (38547KB) ( 154 )  
    相关文章 | 计量指标
    作者聚焦
    2023, 29(3):  2217111.  doi:10.13208/j.electrochem.2217111
    摘要 ( 94 )   HTML ( 187)   PDF (130KB) ( 116 )  
    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(3):  2217000.  doi:10.13208/j.electrochem.2217000
    摘要 ( 252 )   HTML ( 63)   PDF (442KB) ( 392 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    综述
    固态锂硫电池研究进展
    罗宇, 马如琴, 龚正良, 杨勇
    2023, 29(3):  2217007.  doi:10.13208/j.electrochem.2217007
    摘要 ( 996 )   RichHTML ( 449)   PDF (4674KB) ( 4466 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    固态锂硫电池具有高能量密度和高安全性的潜在优势,被认为是最有前景的下一代储能体系之一。虽然固态电解质的应用有效地抑制了传统锂硫电池存在的“穿梭效应”和自放电现象,固态锂硫电池仍面临着多相离子/电子输运、电极/电解质界面稳定性、化学-机械稳定性、电极结构稳定性和锂枝晶生长等关键问题亟待解决。针对以上问题,本综述对近年来固态电解质、硫基复合正极、锂金属及锂合金负极以及电极/电解质界面的研究进行了详细的论述。作为固态锂硫电池的重要组成部分,固态电解质近年来受到了研究者们的广泛关注。本文首先对在锂硫电池中得到广泛应用的聚合物基、氧化物基、硫化物基固态电解质的种类和性质进行了概述,并对其在固态锂硫电池中的最新应用进行了系统的总结。在此基础上,对以单质硫、硫化锂、金属硫化物为活性物质的复合硫正极、锂金属及锂合金负极的反应机理以及面临的挑战进行了归纳和比较,对其解决策略进行了总结和分析。此外,对制约固态锂硫电池性能的电极/电解质界面离子/电子输运以及界面相容性问题及其改性策略进行了系统的阐述。最后,对固态锂硫电池的未来发展进行了展望。

    固态锂硫电池综述:从硫正极转化机制到电池的工程化设计
    贾欢欢, 胡晨吉, 张熠霄, 陈立桅
    2023, 29(3):  2217008.  doi:10.13208/j.electrochem.2217008
    摘要 ( 853 )   RichHTML ( 220)   PDF (3083KB) ( 2798 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    锂硫电池具有超高的理论能量密度(2567 Wh·kg-1),且其实际能量密度最高可达600 Wh·kg-1。然而,液态体系的Li-S电池和传统锂电池一样存在着安全隐患。用固态电解质取代电解液有望提高锂电池的安全性能,在近二十年受到了广泛的研究。对于固态锂硫电池来说,除了由于正极材料本身的不同带来的转化机制上的差别,固态电解质的物理化学性质也会显著影响其电化学行为。这篇综述分类讨论了已报道的不同固态锂硫电池体系在性能上的优缺点及其中主要的失效机制,对其能量密度低、循环稳定性差的原因及改善电池综合性能的策略进行了归纳分析,旨在从固态锂硫电池微观机制到全电池水平的工程化设计提供全面的理解,推动固态锂硫电池的进一步发展。

    论文
    CoNi基双金属-有机骨架衍生碳复合材料多功能改性锂硫电池隔膜
    王妍洁, 程宏宇, 侯冀岳, 杨文豪, 黄荣威, 倪志聪, 朱子翼, 王颖, 韦克毅, 张义永, 李雪
    2023, 29(3):  2217002.  doi:10.13208/j.electrochem.2217002
    摘要 ( 408 )   RichHTML ( 80)   PDF (4954KB) ( 615 )  
    数据和表 | 参考文献 | 补充材料 | 相关文章 | 计量指标

    严重的多硫化物穿梭效应和转化缓慢等问题导致锂硫电池容量迅速衰减,其大规模应用受限。本文将金属有机框架材料(MOF)衍生碳(Ni,Co)/C用于锂硫电池隔膜改性,很好地解决了上述问题。钴镍双金属的协同作用分别实现了大量又快速的化学固硫和抑硫的可逆性,显著提高了锂硫电池的循环稳定性和倍率性能。在1 C的电流密度下,(Ni,Co)/C改性隔膜电池的容量在第1次循环时可以达到1035.6 mAh·g-1,在500次循环后容量仍保持662.2 mAh·g-1,容量保持率为63.9%。此外,本工作克服了二元金属基MOF制备难的问题,使用简单快速的室温液相合成法制备了柱状镍钴二元MOF,该法有望实现MOF的宏观制备。

    多活性中心双金属硫化物促进多硫化锂转化构建高性能锂硫电池
    化五星, 夏静怡, 胡忠豪, 李欢, 吕伟, 杨全红
    2023, 29(3):  2217006.  doi:10.13208/j.electrochem.2217006
    摘要 ( 767 )   RichHTML ( 123)   PDF (3349KB) ( 776 )  
    数据和表 | 参考文献 | 补充材料 | 相关文章 | 计量指标

    锂硫电池是极具应用潜力的下一代高能量密度电池体系之一。然而,其充放电中间产物多硫化锂的“穿梭效应”不仅消耗大量电解液,还导致硫活性物质利用率低、循环寿命短,是锂硫电池产业化进程中的主要瓶颈之一。引入催化剂加速硫活性物质转化速率,减少多硫化锂在电解液中的累积浓度,是抑制穿梭效应的有效解决策略。高效的催化剂应具备丰富的催化活性位点,以确保高效吸附多硫化锂并加速其向不溶的充放电产物转化。本文制备出硫掺杂石墨烯表面原位负载的双金属硫化物NiCo2S4(NCS@SG)并将其作为催化剂应用于锂硫电池的中间层。相比于单金属硫化物(CoS),NiCo2S4催化剂具有多活性中心催化位点,可以更好地吸附多硫化锂并促进其向放电产物快速转化。应用上述中间层后,电池的充放电比容量、库仑效率和循环稳定性得到了明显提升。当硫的负载达到15.3 mg·cm-2时,经过50次循环后,具有NCS@SG中间层的电池获得了高达93.9%的容量保持率。上述结果表明,设计双金属基催化剂是优化锂硫电池催化剂活性和反应效率的重要方向。