Formulating electrolyte for high-performance Li-S battery under extreme temperatures

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本研究は広い温度範囲（－20℃～80℃）で安定なLi-S電池電解液設計と共に同電池性能向上である。正極としては広い温度範囲でも安定な構造を持ち、反応中間生成物の溶出を防ぐS@pPANを用いた。また、電解液は高フラッシュポイント、難燃生、低沸点を持つ電解液の探索を行った。第一に、高温で作動するLi-S電池開発のため、電解液として約85℃の沸点、－50℃の融点を持ち、引火点がマイナスであるDimethoxyethane（DME）を溶媒として用いた。更に、高温で安定なHydrofluoroether （HFE）を共溶媒とし、1M LiFSi/DME-HFEを作製した。その後、高温特性は25℃～120℃での充放電試験で調べた。Li-S電池は25℃～120℃まで動作が確認できたが、100℃以上では、充放電に伴い電池の劣化が見られた。つきまして、高温範囲を80℃に設定し、充放電を実施した。その結果、80℃環境下でも、約800 ｍAh/gの容量を維持しながら、200サイクルが可能だった。第二に、広い温度範囲（-20℃～60℃）で作動するLi-S電池開発のため、－136℃の融点を持つ1-3 Dioxolance（DOL）を共溶媒として加え、1M LiFSi/DME-DOL-HFE電解液を作製した。まず、60℃での電池特性を調べた結果、90サイクル後でも容量減少は見られず、安定に動作することが確認できた。更に、低温特性は25℃を基準とし、0℃、－20℃、－40℃下での放電特性で確認した。温度の低下にと共に、作動電位は低下するものの、－40 ℃という低温環境下でも放電が可能だった。しかし、充電は－20℃まで可能だったため、低温での電池特性は－20℃のサイクル試験で調べた。Li-S電池は800サイクル後でも容量が64%維持され、非常に長寿命であることが確認できた。