Eine neue Erkenntnis über die Rolle von LiNO3 in Lithium-Schwefel-Batterien

Lithiumnitrat (LiNO3) ist das am meisten untersuchte Additiv und Co-Salz für den Elektrolyten von Lithium-Schwefel (Li-S) Batterien, Seine bekannte Funktion ist die Unterdrückung des Redoxwechsels von löslichem Lithiumpolysulfid (PS, Li2Sn), was sich in einer Erhöhung des coulombschen Wirkungsgrads und der Zyklenstabilität der Batterie sowie in einer verringerten Selbstentladungsrate niederschlägt. Das derzeitige Verständnis dieser Funktion ist, dass LiNO3 mit Li reagiert und eine robuste Oberflächenschicht bildet, die die Li-Anode vor der Reaktion mit dem gelösten PS schützt. Über die Schwefelkathode ist jedoch nur wenig bekannt, außer dass LiNO3 die Leistung der Batterie reduziert und negativ beeinflusst, wenn die Batterie auf weniger als 1,7 V entladen wird. In diesem Beitrag berichten wir über neue Erkenntnisse über die Rolle von LiNO3 bei der Ermöglichung eines stabilen Zyklus der Schwefelkathode. Wir zeigen, dass LiNO3 in der Lage ist, die Umwandlung von hochlöslichem PS in schwerlöslichen elementaren Schwefel gegen Ende des Ladevorgangs zu katalysieren, und dass die Kombination aus einem löslichen Nitrat im Elektrolyten und einem unlöslichen Nitrat in der Schwefelkathode zu einer synergetischen Verbesserung führt. Darüber hinaus wird ein möglicher Mechanismus für die Katalyse von LiNO3 bei der Umwandlung von PS in elementaren Schwefel vorgeschlagen.

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