Nature子刊：有机/无机复合SEI膜增强Li-S电池库伦效率！

Li金属负极具有高达3860 mA h g⁻¹的比容量，低至-3.040 V（vs 标准氢电极）的电势以及低至0.59 g cm^-3的密度，被认为是最具应用前景的电池负极材料。

 

问题在于：

1）高活性的Li金属容易和电解质反应生成SEI膜，SEI膜力学性能差，不适应体积膨胀，并导致Li金属和电解质流失，最终导致库伦效率低，电池性能衰退等系列问题。

2）而刺破SEI膜的Li金属上又很容易沉积更多的Li，生成锂枝晶，引发短路等一系列安全问题。

这两个问题极大地阻碍了Li-S电池的实用性和商业化发展。

 

有鉴于此，美国滨州大学Donghai Wang等人报道了一种通过有机硫塑化的有机无机复合SEI稳定Li金属负极的策略，实现了Li-S电池长期循环稳定性。

 

图1. 作用机理示意图

 

研究人员将有机硫化物/有机聚硫化物和无机锂盐共沉积，并利用含硫的聚合物作为添加剂，得到了一种柔性的复合SEI膜。有机硫化物/有机聚硫化物作为塑化剂，增强了SEI膜整体的力学柔韧性和机械强度。

 

图2. 不同电解质中锂金属沉积形貌对比

 

这种SEI膜可以避免枝晶的形成，并极大地提高库伦效率，在2 mA cm^-2的电流条件下循环400圈，库伦效率仍可达到99%。基于此构建的Li-S全电池，也具有良好的长期循环稳定性。

 

总之，这项研究为Li金属负极的枝晶问题提供了新的解决方案。

 

图3. 电化学性能

 

Guoxing Li, Yue Gao, Donghai Wang etal. Organosulfide-plasticized solid-electrolyte interphase layer enables stablelithium metal anodes for long-cycle lithium-sulfur batteries. NatureCommunications 2017.