The lithium sulfur battery has much

The lithium sulfur battery has much higher specific capacity of 1675 mAh/g and energy density of 2600 Wh/kg than conventional lithium ion battery [1]. However, the lithium sulfur battery is difficult to commercialize because a lithium metal used as anode has dendrite growth and explosiveness. Traditional graphite anodes that are applicable for rechargeable Li-ion batteries may not be suitable for rechargeable sulfur batteries since they have low capacity and poor passivation in ethereal solutions. Therefore alternative anodes for sulfur cathode are required. Silicon anode material, which exhibits very high specific capacity of 4200 mAh/g (for a stoichiometry of Li4.4Si) is one of the most attractive candidates for Li-ion batteries [2, 3]. Combining pre-lithiated silicon anode with sulfur cathode may promote the commercialization. However, both sulfur cathode and silicon anode have drawbacks. The most serious drawback in sulfur cathode that the capacity is rapidly decreased with cycling, because the lithium polysulfide, an intermediate product in the sulfur redox reaction is readily dissolved out into the electrolyte during cycling. Silicon as an anode material is hampered by its large volume expansion (>300%), causing pulverization, loss of electrical contact and consequently early capacity fading. Therefore, various approaches to solve such problems have been suggested [4].
In this work, we suggest an advanced lithium metal free, pre-lithiated silicon-sulfur battery. In our previous research, carbon mesh was inserted between the sulfur cathode and the separator [5]. Sulfur cathode with carbon mesh was inhibited polysulfide dissolved in an electrolyte and was enhanced a utilization of sulfur. In the silicon anode, carbon coating on silicon surface has been conducted. Silicon properties such as electrical conductivity and Li-ion conductivity can be enhanced by carbon coating. Prior to use in the silicon/sulfur battery, the silicon was lithiated by direct contact with a lithium metal in a 1M LiTFSI solution with 1, 2-dimethoxyethane (DME) and 1, 3-dioxolane (DOL) at volume ratio of 1:1. The results show that lithiated silicon-sulfur battery exhibits increased capacity and good cyclability.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

แบตเตอรี่ลิเธียมกำมะถันมีมากสูงเฉพาะกำลังการผลิตของ 1675 mAh g และพลังงานความหนาแน่นของกิโลกรัม Wh 2600 กว่าปกติลิเทียม [1] อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่ลิเธียมกำมะถันได้ยากการเงินเนื่องจากใช้โลหะลิเทียมเป็นแอโนดมีเดนไดรต์เจริญเติบโตและ explosiveness Anodes แกรไฟต์ดั้งเดิมที่สามารถใช้ได้กับแบตเตอรี่ Li-ion แบบชาร์จไม่ได้เหมาะสำหรับแบตเตอรี่แบบชาร์จกำมะถันเนื่องจากมีกำลังการผลิตต่ำและ passivation ดีในโซลูชั่นอากาศธาตุ Anodes สำรองสำหรับกำมะถันแคโทดดังนั้น จะต้อง ซิลิคอนแอโนดวัสดุ ซึ่งจัดแสดงสูงมากเฉพาะจุ 4200 mAh/g (สำหรับ stoichiometry Li4.4Si) เป็นหนึ่งในผู้สมัครที่น่าสนใจที่สุดสำหรับแบตเตอรี่ Li-ion [2, 3] รวมซิลิคอนก่อน lithiated แอโนดกับแคโทดกำมะถันอาจส่งเสริมการ commercialization อย่างไรก็ตาม ทั้งกำมะถันซิลิคอนและแคโทดแอโนดมีข้อเสีย คืนเงินที่ร้ายแรงที่สุดในกำมะถันแคโทดที่กำลังจะลดอย่างรวดเร็วกับจักรยาน เนื่องจากลิเธียม polysulfide ผลิตภัณฑ์ตัวกลางในปฏิกิริยา redox กำมะถันส่วนถูกพร้อมยุบออกเป็นอิเล็กโทรไลระหว่างขี่จักรยาน ซิลิคอนเป็นวัสดุแอโนดจะขัดขวาง โดยการขยายไดรฟ์ข้อมูลขนาดใหญ่ (> 300%), สาเหตุ pulverization สูญเสียการติดต่อไฟฟ้าและต้นจึงกำลังค่อย ๆ เลือนหายไป ดังนั้น วิธีการต่าง ๆ เพื่อแก้ปัญหาดังกล่าวได้รับการแนะนำ [4]ในงานนี้ เราขอแนะนำมีโลหะลิเทียมขั้นสูงฟรี แบตเตอรี่กำมะถันซิลิคอนล่วงหน้า lithiated งานวิจัยของเราก่อนหน้านี้ ตาข่ายคาร์บอนถูกแทรกระหว่างแคโทดกำมะถันและแยก [5] กำมะถันแคโทดกับตาข่ายคาร์บอนถูกห้าม polysulfide ละลายในการอิเล็กโทร และได้เพิ่มการใช้ประโยชน์ของกำมะถัน ในขั้วซิลิคอน คาร์บอนเคลือบบนพื้นผิวซิลิกอนที่มีการดำเนิน ซิลิคอนคุณสมบัติค่าการนำไฟฟ้าและนำ Li-ion สามารถถูกปรับปรุง โดยเคลือบคาร์บอน ก่อนที่จะใช้ในแบตเตอรี่ซิลิคอน/กำมะถัน ซิลิคอนถูก lithiated โดยติดต่อโดยตรงกับโลหะลิเทียมในโซลูชัน LiTFSI 1 M 1, 2-dimethoxyethane (DME) และ 1, 3-dioxolane (DOL) ในอัตราส่วน 1:1 ปริมาตร ผลลัพธ์แสดงว่า แบตเตอรี่กำมะถันซิลิคอน lithiated จัดแสดงกำลังการผลิตเพิ่มขึ้นและ cyclability ดี

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

แบตเตอรี่ลิเธียมกำมะถันที่มีความจุมากเฉพาะที่สูงขึ้นจาก 1,675 มิลลิแอมป์ / กรัมและความหนาแน่นของพลังงาน 2600 Wh / กก. กว่าลิเธียมไอออนแบตเตอรี่ธรรมดา [1] อย่างไรก็ตามแบตเตอรี่ลิเธียมกำมะถันเป็นเรื่องยากที่จะทำเป็นเพราะโลหะลิเธียมที่ใช้เป็นขั้วบวกมี dendrite เติบโตและ explosiveness anodes กราไฟท์แบบดั้งเดิมที่มีผลบังคับใช้สำหรับชาร์จไฟใหม่ได้แบตเตอรี่ Li-ion อาจจะไม่เหมาะสำหรับแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟกำมะถันเนื่องจากพวกเขามีกำลังการผลิตต่ำและฟิล์มที่ไม่ดีในการแก้ปัญหาที่ไม่มีตัวตน ดังนั้น anodes ทางเลือกสำหรับแคโทดกำมะถันจะต้อง แอโนดวัสดุซิลิกอนที่แสดงความจุที่เฉพาะเจาะจงที่สูงมากของ 4200 mAh / g (สำหรับปริมาณสัมพันธ์ของ Li4.4Si) เป็นหนึ่งในผู้สมัครที่น่าสนใจที่สุดสำหรับแบตเตอรี่ Li-ion [2, 3] รวมก่อน lithiated ขั้วบวกกับขั้วลบซิลิคอนกำมะถันอาจส่งเสริมการค้า อย่างไรก็ตามทั้งขั้วลบและขั้วบวกกำมะถันซิลิกอนมีข้อบกพร่อง อุปสรรคที่ร้ายแรงที่สุดในแคโทดกำมะถันว่ากำลังการผลิตจะลดลงอย่างรวดเร็วด้วยการขี่จักรยานเพราะ polysulfide ลิเธียม, สินค้าขั้นกลางในปฏิกิริยารีดอกซ์กำมะถันละลายพร้อมออกเป็นอิเล็กโทรไลในระหว่างการขี่จักรยาน ซิลิกอนเป็นวัสดุขั้วบวกเป็นอุปสรรคจากการขยายตัวของปริมาณมาก (> 300%) ทำให้เกิดการบด, การสูญเสียของการติดต่อและกำลังการผลิตไฟฟ้าในช่วงต้นจึงซีดจาง ดังนั้นวิธีการต่างๆในการแก้ปัญหาดังกล่าวได้รับการแนะนำ [4].
ในงานนี้เราขอแนะนำโลหะลิเธียมที่ทันสมัยฟรีก่อน lithiated แบตเตอรี่ซิลิคอนกำมะถัน ในงานวิจัยก่อนหน้านี้, ตาข่ายคาร์บอนถูกแทรกระหว่างแคโทดกำมะถันและแยก [5] แคโทดซัลเฟอร์ด้วยตาข่ายคาร์บอนถูกยับยั้ง polysulfide ละลายในอิเล็กโทรและได้รับการปรับปรุงการใช้ประโยชน์ของกำมะถัน ในขั้วบวกซิลิคอนเคลือบคาร์บอนบนพื้นผิวซิลิกอนได้รับการดำเนินการ คุณสมบัติซิลิคอนเช่นการนำไฟฟ้าและการนำ Li-ion สามารถเพิ่มโดยการเคลือบคาร์บอน ก่อนที่จะมีการใช้งานในซิลิกอน / แบตเตอรี่กำมะถันซิลิกอนที่ถูก lithiated โดยการสัมผัสโดยตรงกับโลหะลิเธียมในการแก้ปัญหา 1M LiTFSI กับ 1, 2-DIMETHOXYETHANE (DME) และ 1, 3 Dioxolane (DOL) ในอัตราส่วนปริมาณของ 1: 1 ผลปรากฏว่าการจัดแสดงนิทรรศการแบตเตอรี่ซิลิคอนกำมะถัน lithiated เพิ่มความจุและ cyclability ดี

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

แบตเตอรี่ลิเธียมกำมะถันมีความสามารถที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้นของนัง mAh / g และความหนาแน่นพลังงานของ 2600 WH / กก. กว่าปกติแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน [ 1 ] อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่ลิเธียมกำมะถัน ยากที่จะระบุ เพราะลิเทียมโลหะใช้เป็นขั้วบวกมีการเจริญเติบโตและเดนไดรต์วัตถุระเบิด .ไฟท์ Anodes แบบดั้งเดิมที่ใช้สำหรับชาร์จแบตเตอรี่ Li - ion แบตเตอรี่อาจไม่เหมาะสำหรับซัลเฟอร์ แบตเตอรี่ชาร์จ เนื่องจากพวกเขามีความจุต่ำและรุ้งจนเบาหวิว โซลูชั่น ดังนั้น ทางเลือกสำหรับซัลเฟอร์แคโทดขั้วบวก ที่จําเป็น วัสดุแอโนด ซิลิคอน ซึ่งแสดงถึงความสามารถเฉพาะสูงมาก 4200 mAh / g ( สำหรับปริมาณสัมพันธ์ของ li4 .4si ) เป็นหนึ่งในผู้สมัครที่น่าสนใจที่สุดสำหรับ Li - ion แบตเตอรี่ [ 2 , 3 ] รวม lithiated ขั้วบวกกับขั้วลบก่อนซิลิกอนซัลเฟอร์จะส่งเสริมการค้า อย่างไรก็ตาม ทั้งซัลเฟอร์แคโทดและขั้วบวกซิลิคอนมีข้อเสีย อุปสรรคที่ร้ายแรงที่สุดในซัลเฟอร์แคโทดที่ความจุลดลงอย่างรวดเร็ว กับจักรยาน เพราะ polysulfide ลิเธียม ,เป็นผลิตภัณฑ์ขั้นกลางในซัลเฟอร์รีดอกซ์ปฏิกิริยาพร้อมละลายออกมาเป็นอิเล็กโทรไลต์ในจักรยาน ซิลิคอนเป็นแอโนดวัสดุเป็น hampered โดยปริมาณการขยายตัวของขนาดใหญ่ ( > 300% ) , ก่อให้เกิด pulverization ขาดทุนติดต่อไฟฟ้าและต้นความจุจึงจางหายไป ดังนั้น แนวทางต่าง ๆเพื่อแก้ไขปัญหาดังกล่าวได้รับการแนะนำ [ 4 ] .
ในงานนี้เราแนะนำเป็นขั้นสูงลิเธียมโลหะฟรีก่อน lithiated ซิลิกอนซัลเฟอร์แบตเตอรี่ ในงานวิจัยก่อนหน้านี้ ตาข่ายคาร์บอนแทรกระหว่างซัลเฟอร์แคโทดและคั่น [ 5 ] ซัลเฟอร์แคโทดกับตาข่ายคาร์บอนถูกยับยั้ง polysulfide ละลายในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ และปรับปรุงการใช้ประโยชน์กำมะถัน ในซิลิคอนแอโนด คาร์บอนเคลือบบนพื้นผิวซิลิกอนที่ได้รับการคุณสมบัติการนำไฟฟ้าของซิลิคอน เช่น การนำไอออน Li สามารถเพิ่มโดยเคลือบคาร์บอน ก่อนที่จะใช้ในซิลิคอน / กำมะถันแบตเตอรี่ ซิลิคอนเป็น lithiated ติดต่อโดยตรงกับลิเธียมโลหะในสารละลาย 1 litfsi 1 , 2-dimethoxyethane ( DME ) และ 1 , 3-dioxolane ( โดล ) ในอัตราส่วน 1 : 1 .ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าการเพิ่มความจุแบตเตอรี่ lithiated ซัลเฟอร์ซิลิคอนและดี cyclability .