原位胶凝混合聚合物-陶瓷电解质：提升锂-硫电池的卓越性能和稳定性

摘要：锂-硫 (Li-S) 电池提供了常规锂离子电池的一个有吸引力的替代方案，具有更高的能量密度和更好的可持续性。尽管在锂-硫商业化方面进行了积极的工业努力，并在小众市场取得了近期成功，但由于多硫化物穿梭、锂金属不稳定以及乙醚基液体电解质的易燃性，广泛应用仍然受到限制。为了解决这些局限，本文引入了一种新型的原位胶凝混合聚合物-陶瓷电解质 (GE)，POSS-PEG，能够便捷制造，并实现高离子导电性、电化学稳定性和增强的安全性。与传统液体电解质 (LE) 相比，POSS-PEG GE显著减少了多硫化物穿梭，并提高了循环稳定性。将液体电解质纳入原位交联的聚合物网络中，再加上极性硅烷基核，促进了更均匀的锂离子 transport，并降低了与传统聚合物电解质相比的浓度梯度。操作和后期分析表明，GE 稳定了 S/C 阴极-电解质界面 (CEI) 和锂金属阳极，支持高效的硫氧还原反应和更均匀的锂剥离/沉积。因此，POSS-PEG 在各种电池配置中提供了改进的电化学性能，包括袋式电池，在高电流速率下保持容量，并在机械应力下保持功能。总体而言，POSS-PEG GE 提供了一条实用的路径，以实现更安全和更持久的锂-硫电池。