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High Performance Solid-State Lithium-Sulfur Battery Enabled by Multi-Functional Cathode and Flexible Hybrid Solid Electrolyte
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2022-07-30 , DOI: 10.1002/smll.202202963 Hai Anh Hoang 1 , Dukjoon Kim 1
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2022-07-30 , DOI: 10.1002/smll.202202963 Hai Anh Hoang 1 , Dukjoon Kim 1
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With its superior theoretical energy density as well as abundance and environment-friendliness, the lithium–sulfur battery (LiSB) is a potential candidate to replace the traditional energy storage and generation systems. An innovative design is proposed for the high-performance solid-state LiSB system by combining the multi-functional cathode comprising the sulfur-loaded Al2O3-modified carbon nanotubes (S@ACNTs) and the flexible hybrid solid electrolyte (HSE). Assembled with S@ACNTs active material, the polycation poly(diallyldimethylammonium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide) (PDATFSI) binder exhibits high Li+ conductivity of 0.45 mS cm−1 at room temperature, good thermal stability up to 450 °C, high adhesive strength with aluminum current collector up to 24 MPa, sustainable non-flammability, and desirable flexibility. When assembled with HSE membrane, the S@ACNTs/PDATFSI–60IL cathode layer demonstrates effective polysulfide trapping behavior and superior compatibility (65 Ω), resulting in high discharge capacity of 1203 mAh g−1 at 0.2 C in the 1st cycle, and long-term stability up to 91.69% of the discharge capacity after 200 cycles of charge/discharge process.
中文翻译：
由多功能阴极和柔性混合固体电解质实现的高性能固态锂硫电池
锂硫电池（LiSB）凭借其卓越的理论能量密度、丰富性和环境友好性，是替代传统储能和发电系统的潜在候选者。通过将包含硫负载的Al 2 O 3改性碳纳米管（S@ACNTs）和柔性混合固体电解质（HSE）的多功能阴极相结合，提出了一种高性能固态LiSB系统的创新设计。与 S@ACNTs 活性材料组装后，聚阳离子聚（二烯丙基二甲基铵双（三氟甲基磺酰）亚胺）（PDATFSI）粘合剂表现出0.45 mS cm -1的高 Li +电导率在室温下，高达 450 °C 的良好热稳定性，与铝集电器的高粘合强度高达 24 MPa，可持续的不燃性和理想的柔韧性。当与 HSE 膜组装时，S@ACNTs/PDATFSI-60IL 阴极层表现出有效的多硫化物捕获行为和优异的相容性（65 Ω），导致第一次循环在 0.2 C时具有 1203 mAh g -1的高放电容量，并且长在 200 次充放电循环后，长期稳定性高达 91.69% 的放电容量。
更新日期：2022-07-30
中文翻译：
由多功能阴极和柔性混合固体电解质实现的高性能固态锂硫电池
锂硫电池（LiSB）凭借其卓越的理论能量密度、丰富性和环境友好性，是替代传统储能和发电系统的潜在候选者。通过将包含硫负载的Al 2 O 3改性碳纳米管（S@ACNTs）和柔性混合固体电解质（HSE）的多功能阴极相结合，提出了一种高性能固态LiSB系统的创新设计。与 S@ACNTs 活性材料组装后，聚阳离子聚（二烯丙基二甲基铵双（三氟甲基磺酰）亚胺）（PDATFSI）粘合剂表现出0.45 mS cm -1的高 Li +电导率在室温下，高达 450 °C 的良好热稳定性，与铝集电器的高粘合强度高达 24 MPa，可持续的不燃性和理想的柔韧性。当与 HSE 膜组装时，S@ACNTs/PDATFSI-60IL 阴极层表现出有效的多硫化物捕获行为和优异的相容性（65 Ω），导致第一次循环在 0.2 C时具有 1203 mAh g -1的高放电容量，并且长在 200 次充放电循环后，长期稳定性高达 91.69% 的放电容量。
京公网安备 11010802027423号