美國德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的研究人員研發(fā)出一種新型電解液添加劑。

以ArumugamManthiram教授為牽頭人的科研小組經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，使用五硫化二磷（P2S5）作為電解液添加劑，可以把已經(jīng)商業(yè)化的Li2S粒子直接用作鋰硫電池的高容量陰極材料，無需再經(jīng)過復(fù)雜的合成或者使用可充電的終止電壓（會導(dǎo)致電解液的穩(wěn)定性和安全性降低）。大量使用已經(jīng)商業(yè)化的粒子可以大幅降低以鋰硫為陰極的鋰硫電池的生產(chǎn)成本。

該篇論文發(fā)表在美國化學(xué)學(xué)會的《物理化學(xué)快報雜志》上。科研人員在論文中指出，該發(fā)現(xiàn)對安全高效的Li2S作為電池陰極材料和制造低成本、無鋰的鋰硫電池都極具重要意義。

鋰硫電池的理論容量非常高，達到∼2500Whkg−1，要求使用鋰金屬作為陽極，但是鋰金屬在電池陽極中會逐漸退化并對電池的安全性和性能造成影響。有一種可選的替代方法就是把沒有鋰的電池陽極（例如錫和硅）和硫化鋰陰（∼1166mAhg−1）極連在一起。

經(jīng)研究證實，使用硫化鋰在最初的充電階段有很大的困難，這與新的多硫化合物的集結(jié)有關(guān)。

電壓障礙可以通過在充電初期使用終止電壓解決，但是會造成普遍使用的醚基電解液的不穩(wěn)定，以及電池電化學(xué)性能的衰退。

科研人員對比了鋰硫陰極在電解液和P2S5在CR2032紐扣電池中的性能。經(jīng)過對比，鋰硫陰的可逆放電容量為∼800mAhg−1，經(jīng)歷80次充放電后容量仍可高達83%，庫倫效率仍近乎100%。

科研人員得出的結(jié)論是：P2S5和Li2S的交互作用會導(dǎo)致槽電阻降低，加快Li2S被氧化成多硫化合物，大大降低了初次充電的電壓坪。

科研人員補充道，當(dāng)Li2S和P2S5的摩爾比為7:1時，就會在Li2S表面生成一層厚厚的固態(tài)電解液之前，發(fā)生最高效的電化學(xué)反應(yīng)。由于P2S5核心結(jié)構(gòu)被激活，微米級別的Li2S會在活化作用發(fā)生時得以保留，而活化作用只是表面效果。