晏成林/钱涛AM：降低盐浓度可提高软包Li-S电池的低温性能

Li-S电池有希望在低温（LTs，低于0℃）下运行时将电池级能量密度提高到300Wh kg^-1以上。然而，现有的Li-S电池在低温下的容量释放仍然差强人意。而且几乎没有人验证Ah级软包电池在LTs下的实用性。

苏州大学晏成林、南通大学钱涛等通过分子动力学（MDs）结合密度泛函理论（DFT）分析，系统地研究了低温下传统Li-S电池的Li⁺溶剂化结构，并前所未有地揭示了锂盐浓度与Li⁺脱溶化屏障之间的正相关关系，即稀释的电解液可以增强Li⁺脱溶动力学，从而改善低温Li-S电池的容量性能。

图1. 电解液设计

在理论模拟结果的指导下，作者使用常规溶剂（DOL/DME，1:1）和不同浓度的LiTFSI制备了Li-S电池电解液，并研究了其低温性能。

正如预期的那样，减少电解液中LiTFSI的含量可以有效地促进Li-S电池在低温下的放电容量。与25℃时相比，使用0.5M电解液的Li-S电池在-40℃时能保持67.34%的容量。

图2. 电解液表征及脱溶剂化动力学分析

特别是，作者采用高硫负载（5.6 mg cm^-2）正极和稀释电解液在贫电解液条件（E/S = 4 mL g^-1）制备了Ah级软包Li-S电池，其在0℃时提供了约1000 mAh g^-1的放电容量和350 Wh kg^-1的超高能量密度，这为实现实用的高能量低温Li-S电池提供了一条有希望的途径。

图3. 采用不同电解液的Li-S电池的低温性能

Weakening Li+ De-solvation Barrier for Cryogenic Li–S Pouch Cells. Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202208590

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