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第一作者：Tianxing Lai

通訊作者：Arumugam Manthiram

通訊單位：德克薩斯大學奧斯汀分校

論文速覽

盡管鋰硫電池是下一代二次電池有前途的解決方案，但在實現(xiàn)實際可行性之前，需要付出巨大努力來克服緩慢的硫氧化還原動力學、多硫化物穿梭和鋰金屬不穩(wěn)定性的挑戰(zhàn)。利用金屬催化劑或可溶性氧化還原介質（RMs）的傳統(tǒng)策略受到不切實際的生產工藝或令人不滿意的使用壽命限制。

本研究提出了一種新型的無金屬電化學活性有機材料——PG-DAAQ，作為鋰硫（Li-S）電池中的氧化還原介質（RM）。PG-DAAQ通過綠色簡便的聚合過程合成，能夠在硫的電位窗口內展現(xiàn)持久的氧化還原活性，從而增強硫的氧化還原動力學和利用率。

值得注意的是，PG-DAAQ對多硫化物（LiPS）具有出色的親和性，能夠抑制穿梭效應，并有助于在陽極形成更有利的固體電解質界面，以穩(wěn)定鋰的沉積。因此，采用PG-DAAQ的Li-S電池顯示出比對照組電池顯著提高的循環(huán)和倍率性能。即使在電解液與硫的比率（E/S）低至6的情況下，帶有PG-DAAQ的軟包電池在C/10倍率下經過100個循環(huán)后，可逆放電容量達到821 mA h g^?1。

圖文導讀

圖1：通過重氮化-偶聯(lián)反應合成PG-DAAQ，并通過XRD和FTIR譜圖證實了其結構和化學組成。

圖2：PG-DAAQ在不同掃描速率下的循環(huán)伏安曲線，以及與對照組電池相比，具有更高的響應電流和更小的過電位。

圖3：PG-DAAQ電池具有更低的活化能。

圖4：PG-DAAQ電池顯示出更低的內阻，特別是在Li₂S₆成核和放電結束時。

圖5：a) 含有和不含 PG-DAAQ 的Li||S電池的倍率性能。d) 含有和不含 PG-DAAQ 的Li||S電池的循環(huán)性能。

總結展望

本研究成功開發(fā)了一種新型的無金屬氧化還原介質PG-DAAQ，用于提高Li-S電池的硫轉換動力學和循環(huán)穩(wěn)定性。PG-DAAQ通過其與LiPS的強相互作用，顯著提高了硫的利用率和電池性能。此外，PG-DAAQ還有助于在鋰陽極形成更穩(wěn)定的SEI層，從而提高電池的循環(huán)壽命。

這項工作不僅展示了PG-DAAQ在提高Li-S電池性能方面的潛力，也為開發(fā)新型有機氧化還原介體提供了新的思路，有望推動高能量密度金屬-硫電池的發(fā)展。

文獻信息

標題：Phloroglucinol–2,6-Diaminoanthraquinone as a Durable Redox Mediator for Enhancing Conversion Reaction Kinetics in Lithium-Sulfur Batteries

期刊：Advanced Functional Materials

DOI：10.1002/adfm.202405814

原創(chuàng)文章，作者：wang，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://m.xiubac.cn/index.php/2024/06/10/4a61e47e60/

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