AM：高负载Li-S电池在贫电解液条件下的性能和失效分析

增加硫的质量负载和尽量减少电解液的量仍然是发展高能量密度Li-S电池的主要挑战，这需要通过材料开发和机理分析的共同努力来解决。

图1 材料表征

耶鲁大学王海梁、Hongmin Wang、中山大学吴明娒等开发了一种具有高硫质量负载的催化活性的电极，并分析了相应的Li-S电池在贫电解质条件下的循环和失效行为。

具体而言，作者采用棉花开发了一种均匀地装饰着CeO_x纳米结构的三维碳电极，凭借导电的多孔碳网络和具有催化活性的CeO_x位点，该电极可以在不影响其电化学性能的情况下加载高达14 mg cm^-2的硫。

此外，在6 μL mg^-1的低E/S比率下，S/CeO_x/C电极提供了高达1200 mAh g^-1的比容量和超过180次循环的稳定充电/放电。

图2 电化学性能对比

此外，这项工作发现，Li||S/CeO_x/C电池通常在高电流密度的充电步骤中失败，这是由于电化学沉积的锂枝晶穿透隔膜造成的局部短路，而这是以前被忽视的在贫电解液条件下运行的电池特有的失败模式。

为在未来的工作中提供更好的Li-S电池，硫正极的其余问题可能需要与现有的负极问题（如锂枝晶的生长）同时解决。这项工作显示了材料开发和机理分析在推动下一代高能电池技术方面的力量。

图3 导致电池失效的局部短路机制示意

High Mass Loading Li-S Batteries Catalytically Activated by Cerium Oxide: Performance and Failure Analysis under Lean Electrolyte Conditions. Advanced Materials 2023. DOI: 10.1002/adma.202302771

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