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            二甲基三硫醚功能添加劑顯著提高鋰硫電池循環性能

            2020-09-17 來源:亞科官網

            鋰硫二次電池能量密度高,硫資源豐富、價格低廉而且對環境友好,具有非常大的商業應用潛力,是一種前景廣闊的電池。近年來,鋰硫電池的發展引起了國內外的廣泛關注,然而電解液對電極的腐蝕和聚硫化物穿梭效應仍是制約鋰硫二次電池循環性能、限制其應用的重要原因。

            改善電解液性能是提高鋰硫電池安全性能和電化學性能的有效途徑,目前鋰硫電池的電解液多采用醚類有機溶劑,如1,3-二氧戊烷與乙二醇二甲醚等,提高活性物質的濃度或者添加功能性添加劑有利于改善傳統電解液性能。理想的功能添加劑不僅需要溶解度好沒有副反應,而且還應具備無毒或低毒性,常用的鋰硫電池功能性添加劑有含硫添加劑、金屬元素添加劑、含磷添加劑、含氟、砜類添加劑等。 

            專利CN111628221A選用二甲基三硫醚作為功能添加劑,與適宜的鋰鹽、有機溶劑復配,制備了一種鋰硫電池電解液,不僅可以抑制電池循環過程中電解液對電極的腐蝕,并且可以抑制鋰硫電池的“穿梭效應”,有效提高鋰硫電池的循環穩定性及倍率性能。

            二甲基三硫醚作為功能添加劑,在循環過程中較電解液中的有機溶劑要優先被氧化,形成的保護膜覆蓋在正極表面,這層保護膜能抑制電池循環過程中電解液對正極的腐蝕,穩定電極/電解液界面,根據二甲基三硫醚結構,其被氧化后形成S=O鍵,研究顯示,S=O鍵可以使作為弱堿基位點的氮核脫離,以阻礙PF5的反應,從而有效抑制了HF和LiF的產生,陽極表面LiF的減少,進一步減少了對電極的腐蝕效應。另外,該功能添加劑在缺電子的情況下能夠吸附溶解的硫或多硫化合物,可以抑制鋰硫電池的“穿梭效應”,從而有效提高鋰硫電池的循環穩定性及倍率性能。


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