作者：2017级 李西尧 化工系

指导老师：张强 化工系

关键词：锂硫电池、氧化还原调控剂、协同作用

摘要

锂硫（Li–S）电池氧化还原反应过程的动力学迟滞是Li–S电池发展的关键技术障碍之一，会导致Li₂S的不可逆沉积、电解质的过量使用、循环寿命的缩短以及电池能量密度的降低。针对Li–S电池的这些瓶颈问题，本研究在电池体系中引入氧化还原调控剂DMDSe和DPDSe强化或替代原电化学反应途径，增加活性材料的利用效率，提升Li–S电池的实际能量密度。

研究背景

电动汽车的大规模应用和可再生能源的存储离不开低成本、高能量密度的电化学储能装置。相较于目前应用的锂离子电池，锂硫电池原料丰富、成本更低、同时具有更高的能量密度，是很有前途的新一代储能装置。

然而，锂硫（Li–S）电池氧化还原反应过程的动力学迟滞是Li–S电池发展的关键技术障碍之一，会导致Li₂S的不可逆沉积、电解质的过量使用、循环寿命的缩短以及电池能量密度的降低。本项目旨在在原有电池体系中引入活性添加剂DMDSe和DPDSe，强化或替代原电化学反应途径，增加活性材料的利用效率，提升Li—S电池的实际能量密度。

研究策略与效果

设计具有快速动力学特征的添加剂。通过对添加剂体系的合理选择，将其引入Li—S电池，获得具有高负载量、贫电解质、快速反应动力学和高稳定性的Li—S电池。

对Li—S电池中液—液转化和液—固转化过程进行深入分析和理解强化。通过在Li—S体系中引入活性添加剂，结合电化学、光谱测试平台，分析活性添加剂存在情况下多硫化物转化反应的强化作用，理解其强化机制。同时结合电化学、原位显微和光谱研究，分析其对多硫化物向Li₂S沉淀转化的过程，以及Li₂S沉淀溶解过程的调控和强化机制。

探索不同活性添加剂之间的协同作用。通过不同活性添加剂之间的协同作用，实现DMDSe和DPDSe的优势互补，更好地解决Li–S电池中的瓶颈问题，最终得到既具有高比容量、又具有循环稳定性的Li–S电池。