- Код статьи
- 10.31857/S0424857024040028-1
- DOI
- 10.31857/S0424857024040028
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том 60 / Номер выпуска 4
- Страницы
- 262-275
- Аннотация
- Разработанным нами ранее методом изучено влияние полисульфидов лития на количество и соотношение электрохимически активного металлического лития, электрохимически неактивного металлического лития и химически связанного лития в составе катодных осадков, образующихся на стальном электроде в процессе гальваностатического циклирования в 1М растворе LiClO4 в сульфолане при 15, 30, 45 и 60°С. Показано, что увеличение температуры приводит к увеличению кулоновской эффективности циклирования и количества электрохимически активного металлического лития и уменьшению количества электрохимически неактивного металлического лития независимо от наличия полисульфидов лития в электролитном растворе. При добавлении полисульфидов лития в электролит наблюдается увеличение кулоновской эффективности циклирования металлического лития и изменение соотношения различных форм лития в катодных осадках в сторону увеличения электрохимически активного лития примерно в 1.5 раза. Предположено, что полисульфиды лития способствуют растворению электрохимически неактивного металлического лития, формируя на поверхности электрода межфазную “сульфидную” пленку с высокой ионной проводимостью и хорошими защитными свойствами, особенно при повышенных температурах.
- Ключевые слова
- катодные осадки лития электрохимически активный металлический литий электрохимически неактивный металлический литий химически связанный литий сульфолан перхлорат лития полисульфиды лития гальваностатическое циклирование температура
- Дата публикации
- 17.09.2025
- Год выхода
- 2025
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 1
Библиография
- 1. Lin, D., Liu, Y., and Cui, Y., Reviving the lithium metal anode for high-energy batteries, Nature Nanotech., 2017, vol. 12, no. 3, p. 194. https://doi.org/10.1038/nnano.2017.16
- 2. Liu, B., Zhang, J.-G., and Xu, W., Advancing Lithium Metal Batteries, Joule, 2018, vol. 2, no. 5, p. 833. https://doi.org/10.1016/j.joule.2018.03.008
- 3. Luo, Y., Guo, L., Xiao, M., Wang, S., Ren, S., Han, D., and Meng, Y., Strategies for inhibiting anode dendrite growth in lithium–sulfur batteries, J. Mater. Chem. A, 2020, vol. 8, p. 4629. https://doi.org/110.1039/c9ta12910c
- 4. Mauger, A., Armand, M., Julien, C.M., and Zaghib, K., Challenges and issues facing lithium metal for solid-state rechargeable batteries, J. Power Sources, 2017, vol. 353, p. 333. http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2017.04.018
- 5. Hou, L.-P., Zhang, X.-Q., Li, B.-Q., and Zhang, Q., Cycling a Lithium Metal Anode at 90°C in a Liquid Electrolyte, Angew. Chem. Int. Ed., 2020, vol. 59, no. 35, p. 15109. https://doi.org/10.1002/anie.202002711
- 6. Li, Z., Huang, J., Liaw, B.Y., Metzler, V., and Zhang, J., A review of lithium deposition in lithium-ion and lithium metal secondary batteries, J. Power Sources, 2014, vol. 254, p. 168. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2013.12.099
- 7. Guo, Y., Li, D., Xiong, R., and Li, H., Investigation of the temperature-dependent behaviours of Li metal anode, Chem. Commun., 2019, vol. 55, p. 9773. https://doi.org/10.1039/c9cc04897a
- 8. Zhang, J., Khan, A., Liu, X., Lei, Y., Du, S., Lv, L., Zhao, H., and Luo, D., Research Progress of Anode-Free Lithium Metal Batteries, Crystals, 2022, vol. 12, no. 9, p. 1241. https://doi.org/10.3390/cryst12091241
- 9. Qian, J., Adams, B. D., Zheng, J., Xu, W., Henderson, W. A., Wang, J., Bowden, M. E., Xu, S., Hu, J., and Zhang, J.-G., Anode-Free Rechargeable Lithium Metal Batteries, Adv. Funct. Mater., 2016, vol. 26, p. 7094. https://doi.org/10.1002/adfm.201602353
- 10. Mogi, R., Inaba, M., Iriyama, Y., Abe, T., and Ogumi, Z., In Situ Atomic Force Microscopy Study on Lithium Deposition on Nickel Substrates at Elevated Temperatures, J. Electrochem. Soc., 2002, vol. 149, no. 4, p. A385. https://doi.org/10.1149/1.1454138
- 11. Mogi, R., Inaba, M., Iriyama, Y., Abe, T., and Ogumi, Z., Surface film formation on nickel electrodes in propylene carbonate solution at elevated temperatures, J. Power Sources, 2002, vol. 108, no. 1–2, p. 163. https://doi.org/10.1016/S0378-7753 (02)00031-9
- 12. Aurbach, D. and Gottlieb, H., The electrochemical behavior of selected polar aprotic systems, Electrochim. Acta, 1989, vol. 34, no. 2, p. 141. https://doi.org/110.1016/0013-4686 (89)87079-3
- 13. Иванов, А.Л., Мочалов, С.Э., Карасева, Е.В., Колосницын, В.С. Влияние природы растворителя на состав катодных осадков, образующихся на стальном электроде при электроосаждении и растворении металлического лития. Электрохимия. 2022. Т. 58. С. 569. [Ivanov, A.L., Mochalov, S.E., Karaseva, E.V., and Kolosnitsyn, V.S., Effect of the Solvent Nature on the Composition of Cathodic Deposits Formed on a Steel Electrode during Electrodeposition and Dissolution of Lithium Metal, Russ. J. Electrochem., 2022, vol. 58, p. 798.] https://doi.org/110.1134/S1023193522090087
- 14. Колосницын, В.С., Кузьмина, Е.В., Шеина, Л.В., Карасева, Е.В., Яковлева, А.А. Определение содержания сульфидной серы в растворах полисульфидов лития в апротонных растворителях методом кислотно-основного титрования. Изв. вузов. Сер. “Химия и хим. технология”. 2012. Т. 55. № 3. С. 22. [Kolosnitsyn, V.S., Kuzmina, E.V., Sheina, L.V., Karaseva, E.V., and Yakovleva, A.A., Determination of the content of sulfide sulfur in solutions of lithium polysulfides in aprotic solvents by the acid-base method titration, Izvestiya Vuzov. Ser. “Chemistry and Chemical Technology”. 2012, vol. 55, no. 3, p. 22.]
- 15. Vincent, C.A. and Scrosati, B. Modern Batteries: An introduction to electrochemical power sources. Second edition, Oxford: Butterworth-Heinemann, 1997. 351 p.
- 16. Osaka, T., Homma, T., Momma, T., and Yarimizu, H., In situ observation of lithium deposition processes in solid polymer and gel electrolytes, J. Electroanal. Chem., 1997, vol. 421, no. 1-2, p. 153. https://doi.org/10.1016/S0022-0728 (96)04870-X
- 17. Tang, M., Albertus, P., and Newman, J., Two-Dimensional Modeling of Lithium Deposition during Cell Charging, J. Electrochem. Soc., 2009, vol. 156, no. 5, p. A390. https://doi.org/10.1149/1.3095513
- 18. Колосницын, В.С., Карасева, Е.В., Шакирова, Н.В. Особенности циклирования литиевого электрода в электролитных системах, содержащих полисульфиды лития. Сборник материалов VI Междунар. конф. “Фундаментальные проблемы электрохимической энергетики”. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2005. С. 446. [Kolosnitsyn, V.S., Karaseva, E.V., and Shakirova, N.V., Features of Lithium Electrode Cycling in Electrolytes Containing Lithium Polysulfides, Collection of materials VI Intern. conf. “Fundamental problems of electrochemical energy” (in Russian), Saratov: Saratov University Press. 2005. P. 446.]
- 19. Колосницын, В.С., Карасева, Е.В., Иванов, А.Л. Электрохимия литиевого электрода в растворах полисульфидов лития. Электрохимия. 2008. Т. 44. С. 609. [Kolosnitsyn, V.S., Karaseva, E.V., and Ivanov, A.L., Electrochemistry of a Lithium Electrode in Lithium Polysulfide Solutions, Russ. J. Electrochem., 2008, vol. 44, p. 564.] https://doi.org/110.1134/S1023193508050091
- 20. Kuzmina, E., Karaseva, E., Ivanov, A., and Kolosnitsyn, V., On the Factors Affecting Aging and Self-Discharge of Lithium–Sulfur Cells. Effect of Positive Electrode Composition, Energy Technol., 2019, article no. 1900134. https://doi.org/110.1002/ente.201900134
- 21. Rauch, R.D., Abraham, K.M., Pearson, G.F., Surprenant, J.K., and Brummer, S.B., A Lithium/Dissolved Sulfur Battery with an Organic Electrolyte, J. Electrochem. Soc., 1979, vol. 126, no. 4, p. 523. https://doi.org/110.1149/1.2129079
