研究揭示鋰硫電池中高濃度多硫化鋰界面層的形成與演化規律

記者從廈門大學獲悉，中國科學院院士、廈門大學教授孫世剛，廖洪鋼教授團隊聯合華中科技大學教授黃云輝團隊等，在鋰硫電池中高濃度多硫化鋰界面層的形成與演化規律方面獲得新進展。相關研究成果6月17日發表于《自然》雜志。

固 - 液界面的電荷轉移過程在各類儲能系統中發揮著核心作用，尤其在反應物濃度動態變化的工況下至關重要，目前解析真實反應界面的反應路徑仍是重大挑戰。鋰硫電池是下一代高比能儲能電池的重要體系，然而在接近實際應用的高硫載量、貧電解液條件下，其內部反應微觀機制仍未能被闡釋。

該研究借助自主開發電化學原位液相透射電子顯微裝置，直接觀測到電極/電解液界面處由濃度驅動的相分離現象。結合電化學研究和理論計算，揭示了鋰硫電池中高濃度多硫化鋰界面層的形成與演化規律，闡明了界面層中“表面介導”和“溶液介導”的電荷轉移動力學過程，及其調控硫化鋰沉積與溶解的微觀機制。該項發現為深入認識貧電解液條件下鋰硫電池的反應本質，為設計和發展高能量密度、快充鋰硫電池體系提供了新的理論基礎。