리튬-황 배터리에서 리튬 폴리설파이드와 리튬 금속 양극 사이의 반응 신비를 밝히다

리튬-황 (Li-S) 배터리는 차세대 고에너지 밀도 에너지 저장 장치 중 가장 유망한 것으로 널리 알려져 있다. 그러나 용해성 리튬 폴리설파이드 (LiPS)는 리튬 금속을 부식시키고 Li-S 배터리의 사이클 안정성을 저하시킨다. LiPS와 리튬 금속 양극 사이의 반응 메커니즘을 이해하는 것은 필수적이다. 여기에서는 LiPS와 리튬 금속 양극의 반응 속도 및 생성물, 생성된 고체 전해질 계면 (SEI)의 조성과 구조, 부식을 억제하기 위한 리튬 질산염 (LiNO3) 첨가제의 메커니즘을 체계적으로 밝힌다. 구체적으로, LiPS는 리튬 금속 양극과 비교하여 리튬 염보다 더 빠르게 반응하며, Li2S가 풍부한 SEI를 생성한다. Li2S가 풍부한 SEI는 LiPS와 매우 반응성이 높아, 수지상 리튬의 형성을 악화시키고 활성 리튬의 지속적인 부식을 초래한다. LiNO3는 LiPS의 용매 구조를 조절하고 LiPS의 반응성을 본질적으로 감소시킴으로써 주로 기능하며, SEI 형성에 LiNO3가 참여한다는 기존의 이해와는 다르다. 이 연구는 LiPS와 리튬 금속 양극 사이의 반응 메커니즘을 밝혀내고, Li-S 배터리에서 리튬 금속 양극을 안정화하기 위해 LiPS의 용매 구조를 합리적으로 조절할 수 있도록 영감을 준다.