锂硫电池的硫利用效率往往受到绝缘 Li2S 不受控制的电沉积和由此产生的电极钝化的限制。通过诱导具有位置选择性的形貌控制Li₂S电沉积，成功缓解了硫正极的钝化问题。研究者将CoP纳米针电极与高配位数（含LiBr）的电解质相结合，使Li₂S在CoP针尖端选择性成核并进行三维（3D）生长，而针的下部在放电过程中保持未钝化状态，从而实现了1400 mAh g⁻¹的高放电容量。通过对比评估未使用CoP纳米针电极和/或LiTFSI电解质的电池，研究结果表明，尖端效应与高Li₂S溶解度的结合有效延缓了电极钝化。因此，该研究提供了一种控制Li₂S沉积位点和沉积形貌的新方法，并提出了一种通过电极和电解质设计协同作用来实现高性能锂硫电池的新策略。此外，该研究中的选择性沉积技术，有望应用于下一代电池，如锂氧电池，这类电池同样面临电极钝化的挑战。
 

Fig 1. 由针状电极和高供体数 （DN） 阴离子实现的位点选择性和形态控制 Li₂S 形成示意图。
 

Fig 2. （A） 碳布 （CC）、（B） 钴前驱体修饰的 CC 和 （C， D） CoP 修饰的 CC 的扫描电子显微镜 （SEM） 图像。比例尺 = A-C 中 5 μm，D 中 2 μm。（E） CoP@CC 的 Co 2p_3/2 和 （F） P 2p 光谱。（G） 原始的、钴前驱体修饰和 CoP 修饰的 CC 电极的 X 射线衍射图。


Fig 3. 在 （A， C） LiTFSI 和 （B， D） LiBr 电解质中放电至 （A， B） 2.15 和 （C， D） 2.03 V 的CoP@CC电极的扫描电子显微镜图像。比例尺 = 2 μm。CoP@CC电极在 （E） LiTFSI 和 （F） LiBr 电解质中放电至 2.03 V 的 Co 2p_3/2 光谱。（G） CoP 针尖上的模拟电场。（H） 与不同衬底（CoP （211） 刻面、Li₂S （111） 刻面和石墨）上新创建的 Li₂S 的结合能进行比较。
 

Fig 4. 在 （A） 300、（B） 675 和 （C） 1275 mAh g_s⁻¹ 的放电容量下获得的 CC-TFSI、CC-Br、CoP@CC-TFSI 和 CoP@CC-Br 电池的奈奎斯特图。（D） 具有完全放电阴极和新鲜含多硫化锂阴极的重新组装的 Li-S 电池的恒流放电曲线。CC-TFSI、CoP@CC-TFSI、CC-Br 和 CoP@CC-Br 电池的计时安培图和 （F） 计时安培图的峰值时间和 4000 s 持续时间的总电荷。
 
 
Fig 5. （A） 在 0.33 A g ^s-1 下循环时放电容量的演变和 （B） 具有不同电极形态和电解质的 Li-S 电池的第三循环充电/放电曲线。
 
相关研究工作由韩国科学技术院（KAIST）Hee-Tak Kim团队于2024年在线发表在《EcoMat》期刊上，Addressing electrode passivation in lithium–sulfur batteries by site-selective morphology-controlled Li₂S formation，原文链接：
https://doi.org/10.1002/eom2.12483

转自《石墨烯研究》公众号