第一作者：Xucheng Lv，Zikai Qian

通訊作者：陸俊

通訊單位：浙江大學(xué)

陸俊，浙江大學(xué)，講席教授，博士生導(dǎo)師，國家級(jí)高層次人才；以通訊作者/第一作者發(fā)表SCI收錄論文超過500篇，其中包括Science、Nature及其子刊Nature Energy、Nature Nanotechnology、Nature Catalysis、Nature Review Materials、Nature Communications共計(jì)超過60篇，論文總引用數(shù)超過60000次，H指數(shù)超過137。

論文速覽

鋰硫（Li-S）電池的緩慢動(dòng)力學(xué)嚴(yán)重阻礙了其在極端條件下的應(yīng)用。電解液作為電極的橋梁，在調(diào)節(jié)鋰硫電池的動(dòng)力學(xué)行為中起著至關(guān)重要的作用。

本論文研究了一種多功能電解液添加劑苯基溴化硒（PhSeBr），該添加劑能夠同時(shí)對鋰硫（Li-S）電池的正負(fù)極和電解液產(chǎn)生積極影響。PhSeBr作為氧化還原介質(zhì)和均相催化劑，能夠降低硫轉(zhuǎn)化的能壘，提高硫的利用率和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。

同時(shí)，Se-Br鍵的存在有助于重建鋰離子的松散溶劑化鞘和具有優(yōu)異離子導(dǎo)電性的堅(jiān)固雙層SEI（固態(tài)電解質(zhì)界面），從而降低脫溶劑化能并增強(qiáng)界面動(dòng)力學(xué)。

通過PhSeBr改性的Li-S電池顯示出優(yōu)越的長周期穩(wěn)定性，在0.5 C的倍率下300個(gè)循環(huán)后可逆容量達(dá)到1164.7 mAh g^-1。此外，在高硫載量和-20°C的低溫極端條件下，也獲得了優(yōu)異的電化學(xué)性能。

圖文導(dǎo)讀

圖1：Li-S電池中多硫化物行為和反應(yīng)機(jī)制的示意圖。

圖2：添加PhSeBr電解液添加劑后，鋰離子溶劑化結(jié)構(gòu)的變化以及對鋰離子遷移動(dòng)力學(xué)的影響。

圖3：含PhSeBr的Li-S電池的電化學(xué)性能。

圖4：PhSeBr在Li-S電池中的電化學(xué)行為。

圖5：含PhSeBr的Li-Li對稱電池在不同電流密度下的過電位和循環(huán)穩(wěn)定性，循環(huán)后的鋰金屬形態(tài)。

圖6：PhSeBr在Li-S電池中作用的示意圖。

總結(jié)展望

本研究成功地將多功能電解液添加劑PhSeBr應(yīng)用于Li-S電池，通過協(xié)同作用改善了鋰離子的動(dòng)力學(xué)行為，并降低了硫的固-液-固轉(zhuǎn)換的高能壘。PhSeBr改性的Li-S電池在扣式和軟包電池中展現(xiàn)出卓越的穩(wěn)定性，即使在高硫載量和低溫條件下也能穩(wěn)定運(yùn)行。

這項(xiàng)工作為設(shè)計(jì)能在極端條件下穩(wěn)定運(yùn)行的高級(jí)Li-S電池提供了一種簡單高效的途徑，并且這種多功能添加劑的驗(yàn)證為設(shè)計(jì)先進(jìn)的鈉硫電池乃至全固態(tài)硫基電池開辟了新的途徑。

文獻(xiàn)信息

標(biāo)題：Enhancement of Overall Kinetics by Se-Br Chemistry in Rechargeable Li-S batteries

期刊：Angewandte Chemie International Edition

DOI：10.1002/anie.202405880