據(jù)外媒報(bào)道，近日，美國(guó)德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的研究人員研發(fā)出一種新型電解液添加劑。
以Arumugam Manthiram教授為牽頭人的科研小組經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，使用五硫化二磷（P2S5）作為電解液添加劑，可以把已經(jīng)商業(yè)化的Li2S粒子直接用作鋰硫電池的高容量陰極材料，無(wú)需再經(jīng)過(guò)復(fù)雜的合成或者使用可充電的終止電壓（會(huì)導(dǎo)致電解液的穩(wěn)定性和安全性降低）。大量使用已經(jīng)商業(yè)化的粒子可以大幅降低以鋰硫?yàn)殛帢O的鋰硫電池的生產(chǎn)成本。
該篇論文發(fā)表在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)的《物理化學(xué)快報(bào)雜志》上。科研人員在論文中指出，該發(fā)現(xiàn)對(duì)安全高效的Li2S作為電池陰極材料和制造低成本、無(wú)鋰的鋰硫電池都極具重要意義。
鋰硫電池的理論容量非常高，達(dá)到∼2500 Wh kg−1，要求使用鋰金屬作為陽(yáng)極，但是鋰金屬在電池陽(yáng)極中會(huì)逐漸退化并對(duì)電池的安全性和性能造成影響。有一種可選的替代方法就是把沒(méi)有鋰的電池陽(yáng)極（例如錫和硅）和硫化鋰陰（∼1166 mAh g−1 ）極連在一起。
經(jīng)研究證實(shí)，使用硫化鋰在最初的充電階段有很大的困難，這與新的多硫化合物的集結(jié)有關(guān)。
電壓障礙可以通過(guò)在充電初期使用終止電壓解決，但是會(huì)造成普遍使用的醚基電解液的不穩(wěn)定，以及電池電化學(xué)性能的衰退。
科研人員對(duì)比了鋰硫陰極在電解液和P2S5在CR2032紐扣電池中的性能。經(jīng)過(guò)對(duì)比，鋰硫陰的可逆放電容量為∼800 mAh g−1，經(jīng)歷80次充放電后容量仍可高達(dá)83%，庫(kù)倫效率仍近乎100%。
科研人員得出的結(jié)論是：P2S5和Li2S的交互作用會(huì)導(dǎo)致槽電阻降低，加快Li2S被氧化成多硫化合物，大大降低了初次充電的電壓坪。
科研人員補(bǔ)充道，當(dāng)Li2S和P2S5的摩爾比為7:1時(shí)，就會(huì)在Li2S表面生成一層厚厚的固態(tài)電解液之前，發(fā)生最高效的電化學(xué)反應(yīng)。由于P2S5核心結(jié)構(gòu)被激活，微米級(jí)別的Li2S會(huì)在活化作用發(fā)生時(shí)得以保留，而活化作用只是表面效果。
