科学家提出具有封装溶剂化结构的超轻电解液策略
- 2024/2/21 14:41:58 18375
- 来源：物理研究所
锂硫电池的过大质量主要来源于电解液，如何在不影响性能的前提下降低电解液质量成为提高能量密度的重中之重。为此，传统解决方法为降低电解液体积。然而，多孔正极和硫的固-液-固转换机制对电解液的量有本质的要求。无限制地减少电解液体积会造成正极浸润不足，损害容量释放，最终适得其反。相反，质量公式m = ρ × V表明，当降低电解液体积趋近边际效应时，降低密度能够进一步有效降低电解液质量。
中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心怀柔研究部、北京清洁能源前沿研究中心研究员索鎏敏课题组，联合北京科技大学毛慧灿课题组，针对锂硫一次电池实用化的两个挑战，提出了具有封装溶剂化结构的超轻电解液策略。研究通过针对性地引入链状单氧甲基叔丁基醚来构建超轻电解液，使电解液质量降低了23.1%，更使容量利用率提高了38.1%。此外，结合引入氟化石墨(CFx)的复合硫基正极策略，体系的能量密度得到进一步提升。在为期31天的静置实验中，S-CFx || UE || Li体系展现出优异的存储性能。在软包级别的评估中，该体系组装的300 mAh级电池实现了661 Wh/kg的突破性能量密度以及低自放电率。
相关研究成果以Ultralight Electrolyte with Protective Encapsulation Solvation Structure Enables Hybrid Sulfur-Based Primary Batteries Exceeding 660 Wh/kg为题，发表在《美国化学会志》(JACS)上。研究工作得到中国科学院青年人才计划以及“怀柔科学城”清洁能源材料测试诊断与研发平台的支持。
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