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近日，中國科學院大連化學物理研究所儲能技術研究部研究員張華民、李先鋒和副研究員張洪章團隊，利用“低Ksp抑溶效應”固定多硫化鋰和“界面聚合成膜效應”保護金屬鋰，設計、制備出兼具高穩(wěn)定性、高安全性和高容量發(fā)揮的電解質溶液，并實現(xiàn)了其在鋰硫電池器件中的應用。相關研究成果以“LiNO3-free electrolyte for Li-S battery: A solvent of choice with low Ksp of polysulfide and low dendrite of lithium”為題發(fā)表在Nano Energy上。該研究工作得到國家自然科學基金委、教育部能源材料化學協(xié)同創(chuàng)新中心（iChEM）、中科院青年創(chuàng)新促進會和大連化物所百人計劃項目等資助。
圖1 鋰硫電池的無LiNO3電解液含有低Ksp多硫化物和低枝晶鋰離子
圖2 PS在大量電解質中的擴散
a）向電解質中加入1ml 1.0M的PS；
b）向電解質中加入2ml 0.1M的 PS。
實驗在室溫下進行，并用數(shù)碼相機記錄。
【研究內容】
鋰硫電池因具有較高的能量密度和低廉的成本，是目前國際研究熱點之一。多硫化鋰的“飛梭效應”和金屬鋰“界面不穩(wěn)定”是鋰硫電池面臨的關鍵挑戰(zhàn)。
一直以來，科研人員使用硝酸鋰添加劑來解決上述問題，但是硝酸鋰、炭黑、單質硫共存的電池體系存在安全隱患。該研究團隊首次設計出一類不含硝酸鋰的高性能電解液，兼具較低的多硫化鋰溶解度（Ksp）、較高的鋰離子傳導率、較高的單質硫利用率和優(yōu)異的金屬鋰界面穩(wěn)定性。采用該電解液組裝的4000 mAh鋰硫電池器件，其比功率可達60 Wkg-1，比能量可達350 Whkg-1，且能穩(wěn)定循環(huán)30次以上，此技術有望使太陽能無人飛機連續(xù)飛行1個月。該工作為鋰硫電池電解液材料的設計制備提供了新思路。
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