AEM: 聚合物-碘配合物对硫锂电池固-液多硫相变及倍率性能的影响

锂硫（Li-S）电池被认为是提供高能量电化学储能系统的可行技术。然而，由于反应动力学本身速度较慢，充放电速度较慢，限制了其在现实世界中的应用。本文报告了在电池循环过程中，聚乙烯吡咯烷酮（PVP）复杂极性网络中的聚碘化物物种在还原和氧化步骤中加速了限制速率的固液相变。密度泛函理论计算支持这样一种机制，即PVP-碘-多硫化物复合物中多硫化物结合力的增强和附加能态的结合加速了Li-S电池工作电压内由平衡间多碘化物反应介导的反应途径。这些研究表明，PVP-碘（PVP-I）复合物提高了电池的速率能力，在实际的0.5 C速率下，硫负荷可提供≈7 mAh cm−2的高面积容量。这一优势在Li-S文献中报道的最高速率袋之一中得到了证明，在0.1 C和0.3 C时，能量密度分别达到215和156 Wh kg。这些结果表明，分子粘合剂系统的设计发生了微妙而有力的转变，其功能作用已超越了简单地固定活性材料的作用。

图文简介

催化碘伏结合剂体系的合成与表征

CMC/PVP-I、CMC/PVP和CMC阴极的循环性能

CMC/PVP-I袋状电池的表征

CMC/PVP-I、CMC/PVP和CMC阴极的电化学表征

PVP-I-LiPS复合物的DFT计算

采用Li2S6对称电池和Li2S8电池进行动力学实验

论文信息

通讯作者：Petar Jovanović, Mahdokht Shaibani, Mainak Majumder