马 强，戚兴国，容晓晖，胡勇胜，周志彬，李 泓，陈立泉，黄学杰



新型固态聚合物电解质在锂硫电池中的性能研究

马 强1,2，戚兴国1，容晓晖1，胡勇胜1，周志彬2，李 泓1，陈立泉1，黄学杰1

（1中国科学院物理研究所，北京 100190；2华中科技大学，湖北 武汉 430074）

本工作采用（氟磺酰）（三氟甲基磺酰）亚胺锂{Li[(FSO2)(CF3SO2)N]，LiFTFSI}和聚氧乙烯（PEO）分别作为导电锂盐和聚合物主链，通过简单的溶液浇铸法制备了新型固态聚合物电解质（SPEs），并采取示差扫描量热（DSC）、热重（TGA）、线性扫描伏安（LSV）、交流阻抗（EIS）和恒电位直流（DC）极化等方法研究了LiFTFSI/PEO （EO/Li+摩尔比为16）电解质的理化性质和电化学性质。结果表明，LiFTFSI/PEO电解质具有较高的室温离子电导率（≈10−5S/cm），较高的氧化电位（4.63 V. Li/Li+），并且耐热温度高达256 ℃。锂硫电池测试结果表明，该类SPEs展现出相对高的首周放电比容量（881 mA·h/g），有效地抑制了多硫离子的“穿梭效应”，表现出良好的电池循环性能。

（氟磺酰）（三氟甲基磺酰）亚胺锂；固态聚合物电解质；聚氧乙烯；锂硫电池

近20年来，以嵌入化合物（LiCoO2、LiMn2O4和LiFePO4等）为正极的锂离子电池已经取得了巨大的进步，但是它们的可用比容量远远不能满足日益增长的电动车和储能电网的需求[1]。由于硫价格便宜、无毒且具有较高的理论比容量，是一种非常有前途的可充电锂电池阳极材料。锂硫电池具有高的理论能量密度（2600 W·h/kg或2800 W·h/L），是现有商业锂离子电池的3～5倍[2-3]。尽管锂硫电池具有上述提到的种种优势，但是以液态电解质为主的锂硫电池仍面临一些挑战，其中包括正极硫的利用率低、多硫离子的穿梭、金属锂负极的循环效率低、安全问题等[4-7]，这些问题已经严重阻碍其在商业中的应用。……