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2022年8月11和12日，清华大学张强教授与他人合作连续在国际著名期刊《Chem》和《Angew》上发表重磅研究成果，下面让我们学习一下。Chem：首次实验证实锂硫电池电解液中阳离子LiPSs的存在
多硫化锂（LiPSs）作为重要的中间体，参与了锂硫（Li-S）电池的每个工作电化学过程。揭示LiPSs在电解液中的现有形式对于理解反应机制和合理设计高性能Li-S电池至关重要。清华大学张强教授、北京理工大学李博权副研究员等首次通过实验证明了锂硫电池电解液中阳离子LiPSs的存在，并表示LiPSs在电解液中是弱解离的，但表现出结合额外锂离子并形成阳离子LiPSs（例如Li3S6+）强烈的趋势，因此，阳离子LiPSs被确定为电解液中的主要物种。具体而言，电导率分析提供了LiPSs电离平衡常数的定量信息，并揭示了其弱解离行为。电子喷雾电离质谱（ESI-MS）、7Li核磁共振光谱和理论计算的结合进一步证明，LiPSs更愿意结合额外Li盐提供的额外Li+，以形成明确的阳离子LiPSs。动力学评估表明，阳离子LiPSs在正极氧化还原反应方面是不利的，同时由于电双层的静电相互作用，表现出与锂金属负极反应的高度倾向性。因此，作者提出了降低盐浓度以减少阳离子LiPS数量的优化策略，并证明在实用的高能量密度Li-S软包电池中是有效的。总之，这项工作揭示了电解液中阳离子LiPSs的存在，为改善Li-S电池的电化学性能提供了方向性的指导。Cationic lithium polysulfides in lithium–sulfur batteries. Chem 2022. DOI: 10.1016/j.chempr.2022.07.004Angew：工作负极的电极电位在决定SEI结构演变中的关键作用
可充锂（Li）电池的性能与固体电解质界面相（SEI）的结构高度相关，它控制着负极/电解质界面的离子传输，并直接影响负极的循环寿命。工作负极的特性是决定SEI结构的重要因素；然而，相应的认识不足阻碍了SEI的合理调节。清华大学张强教授、北京理工大学张学强助理教授等从理论和实验上研究了电极电位和负极材料（工作负极的两个关键特性）在决定SEI的结构演变中的作用。具体来说，由于在高能量密度电池领域对石墨和锂的广泛研究，作者采用了石墨和锂作为代表负极。理论模拟和实验调查证实，负极的电极电位主导着SEI的结构演变，具体而言，负极的电极电位显著影响着溶剂在负极表面还原反应的ΔGm，从而导致SEI的结构发生重大变化。当电极电位改变时，SEI的结构表现出两种不同的类型，分别是低电位时（<0.1V vs. Li/ Li+）的双层结构和高电位时（3.0V vs. Li/ Li+）的镶嵌结构。然而，SEI的结构随负极材料的变化而变化不大，在0 V vs. Li/Li+的相同电极电位下，负极材料只是改变了SEI中有机和无机化合物的比例。因此，这项工作揭示了电极电位在决定SEI结构中的关键作用，并为调节SEI结构提供了合理的指导。图1 不同负极上形成LEDC（(CH2OCO2Li)2）或Li2CO3的反应吉布斯自由能变化图3 在相同电位（0 V vs. Li+/Li）的不同负极上形成的SEI图4 SEI结构随电极电位和负极材料变化的演变示意图The Crucial Role of Electrode Potential of a Working Anode in Dictating the Structural Evolution of Solid Electrolyte Interphase. Angewandte Chemie International Edition 2022. DOI: 10.1002/anie.202208743【做计算 找华算】华算科技专业靠谱、正版商业软件版权、全职海归计算团队，10000+成功案例！用户研究成果已发表在Nature子刊、Science子刊、AM系列、ACS系列、RSC系列、EES等国际顶级期刊。