第一作者：Shuang-Yan Lang
通讯作者：文锐、万立骏
通讯单位：中科院化学所、中国科学院大学
研究亮点：
1. 发现了电解质中的锂盐影响锂硫电池充/放电过程中沉积/分解硫化物的结构和形貌。
2. 理解了锂硫反应的界面动力学，揭示了纳米级盐介导的机制，为锂硫电池界面的优化设计提供了新的视角。
锂硫电池由于具有高比容量和低成本等优势，在储能领域有巨大的应用潜力。问题在于，多硫化物中间体的溶解造成穿梭效应，导致高的界面电阻和循环性能衰退。深入研究界面中多硫化物的形成和转化，对锂硫电池的发展至关重要。
锂盐中的阴离子对电解质中的离子-溶剂相互作用和正极-电解质界面上的多硫化物溶解有着关键影响。然而，目前很少有研究锂盐对正极界面硫化物转化的影响。虽然电解质的设计成为Li-S电池进一步发展的共识，但在正极-电解质界面处，硫化物的实时动态转化仍然是未知的。因此，在时间和空间四维角度下，通过实时监测界面中锂盐对硫化物在电化学环境下的形态、结构和动力学的影响，是非常有意义的。
有鉴于此，中科院化学所文锐和万立骏团队通过对工作电池内部的实时AFM监测，直接观察到锂盐对硫化物界面演变和动态转变的影响。
图1. LiTFSI-LiFSI二元盐电解质中正极-电解质界面处硫化物反应的示意图
基于LiFSI和LiTFSI的二锂盐电解质的电化学反应中，显示出层状和球形硫化物共沉积现象。CV中的峰分布对应于NPs（2.1V）和由Li
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S
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和Li
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S组成的球形/层状沉积物（2.0-1.75V）的氧化还原峰。
共沉积的球形和层状Li
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S可归因于电解质中LiFSI和LiTFSI盐共存。沉积的Li
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S的独特形态与Li盐中不同的阴离子相关，因此Li盐对影响界面结构起关键作用。
图2. LPS电池中沉积硫化锂的原位AFM表征
由于层状和球状的形态差异，研究人员又分析了Li
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S在LiFSI基、LiTFSI基和LiTFSI-LiFSI不同电解质下的结构变化。
在放电过程中，LiFSI诱导三维球形Li
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S生长，而LiTFSI诱导二维层状Li
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S的生长。Li
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S沉积电位的微小差异可能归因于Li盐，粘度更高，导电率更低。与基于LiFSI电解质相比，基于LiTFSI电解质会导致更高的极化，导致LiTFSI介导的层状Li
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S生长具有更大的超电势。
图3.不同锂盐环境中Li
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S的形貌和结构表征
