固相转化硫电极相关研究：
锂硫电池凭借其高理论能量密度、原料来源广泛以及成本低廉等优势而成为一种备受瞩目的新型储能体系。尽管经过多年的发展，各种新颖结构的含硫复合正极材料、各种过渡金属相关的化学吸附中间层或电化学催化剂如雨后春笋般被提出来抑制臭名昭著的多硫化物穿梭效应，但是锂硫电池的实用化进展仍然十分缓慢。艾新平教授曾发现在实验室中能够循环上千次的电池做成大电池后只能循环几周甚至都无法充放电。艾新平教授团队认为，从热力学角度来说，只要锂硫电池中多硫化物溶解-沉积的电化学机制存在，穿梭效应就不可能从根本上得到抑制。只有将锂硫电池电化学氧化还原机理转变为固相转化机制才能真正推动锂硫电池的实用进程。
图2 在碳酸酯-醚类共溶剂电解液中硫颗粒表面原位SEI层形成的示意图
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之前的研究已经发现，多硫化物在很多高粘度、高浓度或一些室温离子液体电解液中不会发生溶解，其电化学反应遵循的是理想的固相转化机制。不过，这些电解液要么浸润性差要么离子电导率较低，使得电子电导性差的硫活性材料利用率偏低。结合前期的研究工作，艾新平教授团队发展出了一种碳酸酯-醚类电解液来实现高硫载量条件下的硫正极固相转化反应[3]。在这种1M LiTFSI in DOL/DME(1:1)+10%Vc电解液体系中，醚类电解液在前几周电化学循环中使硫纳米颗粒先溶解生成多硫化物中间体。多硫化物中间体与碳酸乙烯酯之间发生亲核反应在硫颗粒表面生成一层致密的SEI层。这层具有高离子电导率的致密的SEI层能够紧密包裹硫颗粒使其在后面的电化学循环过程中无法与电解液接触，因此活性物质硫没有继续发生溶解的可能，电化学机制遵循的是固相转化反应。在这种固相转化反应机制下，S/C正极在100mA/g的电流密度下循环400周后仍然可以实现高达1100mAh/g的放电比容量，容量保持率高达88%，且抛除前几周的溶解过程后的平均库伦效率接近100%。
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