硫化物固体电解质全固态锂硫电池的研究进展：材料、界面、挑战与前景,Materials Chemistry Frontiers

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硫化物固体电解质全固态锂硫电池的研究进展：材料、界面、挑战与前景
Materials Chemistry Frontiers ( IF 6.0 ) Pub Date : 2023-08-04 , DOI: 10.1039/d3qm00607g
Limao Du ₁ , Rui Wu ₁ , Zhan Wu ₁ , Hui Huang ₁ , Yang Xia ₁ , Yongping Gan ₁ , Wenkui Zhang ₁ , Xinhui Xia ₁ , Xinping He ₁ , Jun Zhang ₁

Affiliation

锂硫电池（LSB）因其高能量密度、环境友好和丰富的自然储量而备受关注，被认为是下一代储能设备的有力竞争者。过去十年，人们对 LSB 进行了大量研究；然而，传统液态LSB无法完全避免固有的多硫化锂（LiPS）穿梭和锂枝晶生长问题。使用硫化物固体电解质（SE）代替有机液体电解质可以完全避免穿梭效应，并减轻由于硫化物SE的刚性而导致的锂枝晶生长问题，但这并不意味着硫化物基固态锂硫电池电池（SSLSB）是最佳解决方案。对于硫化物基全固态锂硫电池（ASSLSB）来说，其固有的缺点，例如硫化物SE的空气敏感性和狭窄的电化学稳定性窗口（ESW）、活性材料体积膨胀引起的机械化学故障以及对锂金属阳极的无效保护，导致其商业应用仍然充满挑战。为了促进硫化物基SSLSB的研究和发展，本文综述了锂硫电池的电化学机制、硫化物SE的缺陷和优化策略，并综述了硫化物基正极材料、硫化物锂基负极材料的最新进展。基于 SSLSB 及其接口优化和保护策略。最后，分析了ASSLSB的未来发展方向和前景。它们固有的缺点，例如硫化物SE的空气敏感性和狭窄的电化学稳定性窗口（ESW）、活性材料体积膨胀引起的机械化学故障以及对锂金属负极的无效保护，导致其商业应用仍然具有挑战性。为了促进硫化物基SSLSB的研究和发展，本文综述了锂硫电池的电化学机制、硫化物SE的缺陷和优化策略，并综述了硫化物基正极材料、硫化物锂基负极材料的最新进展。基于 SSLSB 及其接口优化和保护策略。最后，分析了ASSLSB的未来发展方向和前景。它们固有的缺点，例如硫化物SE的空气敏感性和狭窄的电化学稳定性窗口（ESW）、活性材料体积膨胀引起的机械化学故障以及对锂金属负极的无效保护，导致其商业应用仍然具有挑战性。为了促进硫化物基SSLSB的研究和发展，本文综述了锂硫电池的电化学机制、硫化物SE的缺陷和优化策略，并综述了硫化物基正极材料、硫化物锂基负极材料的最新进展。基于 SSLSB 及其接口优化和保护策略。最后，分析了ASSLSB的未来发展方向和前景。例如硫化物SE的空气敏感性和狭窄的电化学稳定性窗口（ESW）、活性材料体积膨胀引起的机械化学故障以及锂金属阳极的无效保护，导致其商业应用仍然具有挑战性。为了促进硫化物基SSLSB的研究和发展，本文综述了锂硫电池的电化学机制、硫化物SE的缺陷和优化策略，并综述了硫化物基正极材料、硫化物锂基负极材料的最新进展。基于 SSLSB 及其接口优化和保护策略。最后，分析了ASSLSB的未来发展方向和前景。例如硫化物SE的空气敏感性和狭窄的电化学稳定性窗口（ESW）、活性材料体积膨胀引起的机械化学故障以及锂金属阳极的无效保护，导致其商业应用仍然具有挑战性。为了促进硫化物基SSLSB的研究和发展，本文综述了锂硫电池的电化学机制、硫化物SE的缺陷和优化策略，并综述了硫化物基正极材料、硫化物锂基负极材料的最新进展。基于 SSLSB 及其接口优化和保护策略。最后，分析了ASSLSB的未来发展方向和前景。锂金属阳极的保护不力，导致其商业应用仍然充满挑战。为了促进硫化物基SSLSB的研究和发展，本文综述了锂硫电池的电化学机制、硫化物SE的缺陷和优化策略，并综述了硫化物基正极材料、硫化物锂基负极材料的最新进展。基于 SSLSB 及其接口优化和保护策略。最后，分析了ASSLSB的未来发展方向和前景。锂金属阳极的保护不力，导致其商业应用仍然充满挑战。为了促进硫化物基SSLSB的研究和发展，本文综述了锂硫电池的电化学机制、硫化物SE的缺陷和优化策略，并综述了硫化物基正极材料、硫化物锂基负极材料的最新进展。基于 SSLSB 及其接口优化和保护策略。最后，分析了ASSLSB的未来发展方向和前景。综述了硫化物SE的缺陷和优化策略，并回顾了硫化物基正极材料、硫化物基SSLSB中的锂基负极及其界面优化和保护策略的最新进展。最后，分析了ASSLSB的未来发展方向和前景。综述了硫化物SE的缺陷和优化策略，并回顾了硫化物基正极材料、硫化物基SSLSB中的锂基负极及其界面优化和保护策略的最新进展。最后，分析了ASSLSB的未来发展方向和前景。

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Research progress of all-solid-state lithium–sulfur batteries with sulfide solid electrolytes: materials, interfaces, challenges, and prospects

Lithium–sulfur batteries (LSBs) have attracted much attention due to their high energy density, environmental friendliness and abundant natural reserves, and are considered a strong competitor for the next generation of energy storage devices. Significant research has been conducted on LSBs over the past decade; however, the inherent lithium polysulfide (LiPS) shuttle and lithium dendrite growth problems have been impossible to completely avoid for conventional liquid LSBs. The use of sulfide solid electrolytes (SEs) instead of organic liquid electrolytes can completely avoid the shuttle effect and mitigate the lithium dendrite growth problem due to the rigidity of sulfide SEs, but this does not mean that sulfide-based solid-state lithium–sulfur batteries (SSLSBs) are the optimal solution. For sulfide-based all-solid-state lithium–sulfur batteries (ASSLSBs), their inherent drawbacks, such as air sensitivity of the sulfide SE and narrow electrochemical stability window (ESW), mechanical–chemical failures caused by volume expansion of the active materials, and ineffective protection of the lithium metal anode, result in their commercial applications remaining challenging. To promote research and development of sulfide-based SSLSBs, this article reviews the electrochemical mechanisms of lithium–sulfur batteries, the defects and optimization strategies of sulfide SEs and reviews the recent developments in sulfide-based cathode materials, lithium-based anodes in sulfide-based SSLSBs, and their interface optimization and protection strategies. Finally, future development direction and prospects of ASSLSBs are analyzed.

更新日期：2023-08-04

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