研究人员研发离子液体电解质添加剂 助力延长硫锂电池循环寿命

8月20日，据外媒报道，瑞典查尔默斯理工大学（Chalmers University of Technology）和韩国庆尚国立大学（Gyeongsang National University）的研究人员，使用离子液体Py1,4TFSI作为电解质添加剂，以延长锂硫电池的循环寿命。

在电解质中加入离子液体，通过调节浓度，能够增强固体电解质界面（SEI）的稳定性，降低可燃性，提高电池的安全性。使用基于离子液体的电解质，高硫载量（4 mg/cm²）锂硫电池表现出600mAh/g的稳定容量，其循环周期是使用LiNO3添加剂电池的两倍（300：150）。

锂硫电池由于高能量密度受到人们青睐，同时，其材料具有低毒、丰富和低成本的特点。锂硫电池以转换反应为基础，由含硫正极和锂金属负极组成，其反应机制包括一系列多硫化锂的形成（Li2SX, 3≤X≤8）。这些多硫化物，特别是长链多硫化物，可以溶解在普通的电解质中，并有可能在穿梭过程中迁移到锂电极上，或从锂电极上迁移出去。在“穿梭”过程中，多硫化物在电极上不断被还原和氧化，而不增加容量。这种穿梭机制会引起许多问题，包括活性物质的损失、寄生反应以及锂金属负极上绝缘界面的形成。

为了克服这些问题，需要使用添加剂改变电解质性质，这些添加剂通过形成稳定的固体电解质界面，防止穿梭过程产生。最常见的添加剂是LiNO3，然而在循环过程中，LiNO3不断被消耗，成为牺牲品。使用离子液体添加剂，可以显著降低穿梭反应，提高库仑效率。同时，提高电解质的热稳定性，降低可燃性。另外，Py1,4TFSI能够促进固体电解质聚合界面的形成，而不是无机界面，有助于减少硫沉积，提高锂硫电池寿命。