AEM: 调整弱溶剂化环醚电解质的溶剂化结构，实现锂硫化聚丙烯腈电池的宽温循环

高能量密度锂金属电池中的硫化聚丙烯腈（SPAN）阴极因其良好的循环稳定性和适度的高容量而受到广泛关注。然而，能同时缓解阴极多硫化物生成和稳定锂金属阳极的先进电解质却很少见，这阻碍了它们的应用。本文介绍了一种采用单一溶剂四氢吡喃（THP）的弱溶解电解质。通过调节盐浓度可以有效调整溶剂化结构，从而稳定锂金属阳极和SPAN阴极。这种方法可在较宽的温度范围内，以较高的SPAN负载（≈5 mg cm−2）和较低的电解质含量（≈5 µL mgSPAN−1 ）实现稳定的循环：0℃、室温和 50℃。高SPAN负载和低电解质-SPAN （E/SPAN）比为3 µL mg−1的袋状电池在40 次循环后的容量保持率稳定在79.1%。此外，THP还可有效地应用于局部高浓度电解质 (LHCE) 系统，以降低稀释剂与溶剂的比率，提高LHCE的可行性。这项研究证明了弱溶剂在Li-SPAN电池中的应用潜力，为其实际应用提供了一条途径。

图文简介

( a )弱溶剂化电解液的设计原理。( b ) DME和THP分子的ESP。( c ) DME或THP溶剂化Li +离子的结合能。

( a ) 48 h后，2 m Li2S8溶于二甲醚和四氢呋喃。( b )不同LiFSI浓度的THP电解质的电导率。不同LiFSI浓度的THP电解质的( c ) S-N-S (来自LiFSI )和( d ) C-O-C (来自溶剂)振动模式的FTIR光谱。DME和THP电解液的( e ) 7Li NMR、( f ) 19F核磁共振和( g ) 1H NMR谱图。( h ) DME和( i ) THP的纯溶剂及其相应的电解质的1H DOSY-NMR谱。( j ) DME和THP电解质中分子相互作用的图形描述。

在各种电解液中的长期循环性能( a ) SPAN负载量为2 mg cm-2，( b )高SPAN负载量为5 mg cm -2。( c )具有4 m THP电解液和高SPAN负载量的电池的电压曲线。( d )在严格的电池参数下，使用4 m THP电解液的循环性能。( e )不同电解液的CV曲线，扫描速率为0.1 mV s -1。( f ) 4 m THP电解液在多个扫描速率下的CV曲线。( g )还原峰和( h )氧化峰的峰电流与ν 0.5之间的相关性。

Li金属在Li-SPAN电池中循环20次后的XPS ( a ) C 1s，( b ) F 1s，( c ) S 2p图谱。

THP电解液在高SPAN负载量下的多功能性循环

论文信息

通讯作者：Arumugam Manthiram