硫是一种安全、无毒、廉价且天然储量丰富的材料,与其他材料相比,它能够以较低的成本储存能量,因此在锂硫电池中发挥着重要作用。尽管锂硫电池的这些突出特点很有吸引力,但要使其实际容量与其理论值相匹配,以进一步实现商业化,仍然是一项挑战。
图1材料制备及作用示意
韩国科学技术研究院Il-DooKim、江西师范大学侯豪情、南京林业大学蒋少华等首次提出了基于PEO(聚环氧乙烷)/LiFSI(双氟磺酰亚胺锂)/PVDF(聚偏氟乙烯)(PLP)的凝胶聚合物电解质涂层在碳纳米管(CNTs)基硫正极上的应用,以提升锂硫电池的性能。研究显示,PL涂层与锂盐形成络合物,有效抑制了Li2Sx(x4)在高DN(古特曼供体数)PEO中的溶解,并丰富了反应位点。
此外,在PLP凝胶中使用低DNPVDF可促进元素硫转化为固体Li2S2/Li2S,而不会形成中间产物,从而进一步增强了穿梭效应的抑制。另外,通过在优化温度下进行退火处理,PEO的无定形结构得以保留,从而促进了锂离子的迁移。
图2电化学性能研究
得益于上述特性,涂覆了PLP的S/CNT在长期运行(次循环)后仍能保持较高的放电容量(0.5C时为.6mAhg-1),甚至在6C的高倍率工作条件下也实现了.1mAhg-1的高放电容量。值得注意的是,简单地涂覆PLP就能使锂硫电池稳定运行达次,并具有较高的比容量,这有助于缩小锂硫电池实验室规模研究与工业化之间的差距。
图3CV和EIS研究
Sulfur–CarbonElectrodewithPEO-LiFSI-PVDFCompositeCoatingforHigh-RateandLong-LifeLithium–SulfurBatteries.AdvancedEnergyMaterials.DOI:10./aenm.02139