近日,我院教师吴桐在中科院二区TOP期刊《Journal of Materials Chemistry A》上发表题为”Fluorinated imine modulating efficient sulfur redox kinetics and a stable solid electrolyte interphase in lithium–sulfur batteries”的研究成果。教师吴桐和科研助理贾铭勋为第一作者,刘景海教授、吴桐老师和东北师范大学谢海明教授为共同通讯作者。
多硫化锂的穿梭效应以及固态电解质界面的不稳定性会导致锂枝晶的生长以及锂负极的严重腐蚀。在此,我们引入苯基-1-(4-(三氟甲基)苯基)乙烷-1-亚胺(PTPEI),这是一种氟化的席夫碱分子,作为一种新型的双功能电解质添加剂,以增强锂硫电池正极侧的硫氧化还原动力学。同时,它有助于在负极侧形成富含氟化锂的致密、坚固且稳定的SEI。通过理论计算,我们揭示了分子结构调节加强了PTPEI与多硫化锂之间的范德华力,从而影响了最高占据分子轨道水平,并改善了PTPEI分子催化剂在加速硫氧化还原动力学方面的作用。此外,我们证明了席夫碱分子构型有助于PTPEI的分解,并加速了富含LiF的SEI的形成,有效地在循环过程中保护锂负极。结果,在高硫负载(5.5 mg/cm²)和低E/S 比(8 mL/mg)条件下,采用PTPEI的Li-S电池在0.1C下经过50次循环后,初始放电容量达到1190.9mAh/g,容量衰减率为0.90%每个循环。

