Thin Solid Electrolyte Separators for Solid-State Lithium-Sulfur Batteries.
Thin Solid Electrolyte Separators for Solid-State Lithium-Sulfur Batteries.
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DOI：
10.1021/acs.nanolett.2c04216
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发表时间：
2022-12-28
期刊：
影响因子：
10.8
通讯作者：
Pasta, Mauro
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kim, Soochan;Chart, Yvonne A.;Narayanan, Sudarshan;Pasta, Mauro
锂硫电池由于其优越的重量能量密度和低廉的成本，是最有前途的“超越锂离子”电池化学成分之一。然而，由于多硫化物穿梭和不均匀的锂金属电镀和剥离，其循环寿命较低，阻碍了其商业化。薄而致密的固体电解质分离器可以在不影响能量密度的情况下解决这些问题。本文介绍了一种新型的<50 μm的银晶(Li6PS5Cl) -羧基丁腈橡胶（XNBR）复合薄固体电解质隔膜（TSE），该隔膜采用可伸缩压延技术加工而成，并与锂金属兼容。当集成在一个完整的电池中，使用商业带铸硫阴极（3.54 mg cm-2），在原位聚合双（氟磺酰基）亚胺-聚二氧索烷阴极和100 μm锂金属箔阳极存在时，我们证明了在实际操作条件下（堆压<1 MPa和30°C）稳定循环50次。
The lithium–sulfur battery is one of the most promising “beyond Li-ion” battery chemistries owing to its superior gravimetric energy density and low cost. Nonetheless, its commercialization has been hindered by its low cycle life due to the polysulfide shuttle and nonuniform Li-metal plating and stripping. Thin and dense solid electrolyte separators could address these issues without compromising on energy density. Here, we introduce a novel argyrodite (Li6PS5Cl)–carboxylated nitrile butadiene rubber (XNBR) composite thin solid electrolyte separator (TSE) (<50 μm) processed by a scalable calendering technique and compatible with Li-metal. When integrated in a full cell with a commercial tape-cast sulfur cathode (3.54 mgS cm–2) in the presence of an in situ polymerized lithium bis(fluorosulfonyl)imide-polydioxolane catholyte and a 100 μm Li-metal foil anode, we demonstrate stable cycling for 50 cycles under realistic operating conditions (stack pressure of <1 MPa and 30 °C).
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