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图1. LiTFSI-LiFSI二元盐电解质中正极-电解质界面处硫化物反应的示意图
基于LiFSI和LiTFSI的二锂盐电解质的电化学反应中,显示出层状和球形硫化物共沉积现象。CV中的峰分布对应于NPs(2.1V)和由Li2S2和Li2S组成的球形/层状沉积物(2.0-1.75V)的氧化还原峰。
共沉积的球形和层状Li2S可归因于电解质中LiFSI和LiTFSI盐共存。沉积的Li2S的独特形态与Li盐中不同的阴离子相关,因此Li盐对影响界面结构起关键作用。
图2. LPS电池中沉积硫化锂的原位AFM表征
由于层状和球状的形态差异,研究人员又分析了Li2S在LiFSI基、LiTFSI基和LiTFSI-LiFSI不同电解质下的结构变化。
在放电过程中,LiFSI诱导三维球形Li2S生长,而LiTFSI诱导二维层状Li2S的生长。Li2S沉积电位的微小差异可能归因于Li盐,粘度更高,导电率更低。与基于LiFSI电解质相比,基于LiTFSI电解质会导致更高的极化,导致LiTFSI介导的层状Li2S生长具有更大的超电势。
图3.不同锂盐环境中Li2S的形貌和结构表征
图4. 片状和球形的Li2S在LPS电池中分解的原位AFM表征
总之,这项研究通过纳米尺度的实时监测,深刻理解了Li-S电池电化学反应界面机制,为具有高能量密度和优异循环性能的Li-S电池的合理设计打开了一个全新的视角。
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