李桂村/赵玉峰AFM: 宽工作温度范围的可充电锂硫电池综述

可充电锂硫电池因其超高的理论重量能量密度以及低成本和环境友好的优点而在先进电池概念中脱颖而出。尽管实现了环境的良好可操作性，但将其可操作性扩展到更高和更低的温度也至关重要，尤其是对于未来特定场景的应用。

在此，青岛科技大学李桂村教授联合上海大学赵玉峰教授等人首次审查了最近关于锂硫电池组件热特性和性能的研究，旨在全面了解在低高温极端条件下运行的锂硫电池的进展、挑战和未来研究方向。从材料的角度，彻底分析了含硫正极材料、先进电解质（从传统液体到准和全固态电解质）和锂金属负极在极端温度下的可加工性。

作者列出了代表性材料和当前的材料设计策略，以充分理解材料的进展。热变化引起的难以克服的挑战包括受影响的LiPS溶解度和穿梭、锂金属负极的受调控的枝晶生长、介导的硫转化和增强的寄生副反应等。

图1. 当前锂硫电池代表性材料和设计策略总结

最后，作者给出了在宽温度范围内运行的可充电锂硫电池面临的挑战和未来方向：

（1）应该通过使用In-situ/operando表征技术进一步理解和揭示硫向Li₂S转化的机理；

（2）应进一步研究和澄清电解液的化学性质以了解SEI的形成和不同温度下的离子迁移/扩散动力学；

（3）应解决任何电化学反应过程的缓慢转变问题，尤其是在低温条件下；

（4）消除锂金属负极的可逆性和安全性问题；

（5）合理利用温度条件优化电池性能。

图2. 宽温锂硫电池面临的基本挑战

Wide Working Temperature Range Rechargeable Lithium-Sulfur Batteries: A Critical Review, Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202107136

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