华理胡彦杰EnSM：具有高电化学活性和水氧稳定性的补锂剂

大多数锂补偿材料对水和氧敏感，电化学活性低。

华东理工大学胡彦杰等开发了一种高电化学活性和水氧稳定的二方酸锂（Li₂C₄O₄）作为锂补偿剂和锂源。

Li₂C₄O₄可以在水中合成，并且在空气中非常稳定，可以在不改变现有锂离子电池生产线的情况下生产Li-S电池，从而显著降低生产成本。在硫电极的制备过程中，将Li₂C₄O₄添加到表面电极中。这种化合物会在高压下分解产生锂离子和CO₂。

CO₂不仅可以在电极上形成孔隙以减轻体积膨胀，而且还可以用作惰性气体来抑制电解液的分解以保护电池。此外，CO₂分解产物可以优化SEI膜并提高循环性能。

华理胡彦杰EnSM：具有高电化学活性和水氧稳定性的补锂剂

图2. 添加Li₂C₄O₄的S/pPAN正极的性能

作者使用非原位测试和密度泛函理论（DFT）计算研究了Li₂C₄O₄的分解过程，发现Li₂C₄O₄的分解受碳缺陷的影响。通过更换合适的导体可将Li₂C₄O₄的分解效率提高到2.5倍。基于此结果，作者采用Li₂C₄O₄作为锂源构建了不含锂金属的Si-C//S/pPAN电池。

由于Li₂C₄O₄的氧化稳定性和水分稳定性，Li-S电池的组装环境要求显著降低。此外，Si-C//S/pPAN软包电池性能优异：其能量密度可达到340.3 Wh g^-1，300次循环后容量保持率为96.9%。考虑到简单、有效、低成本的锂补偿策略尚未见报道，这项研究无疑为未来的工作和产业化提供了新的途径。

华理胡彦杰EnSM：具有高电化学活性和水氧稳定性的补锂剂

图3. 软包电池性能

Self-sacrificing lithium source with high electrochemical activity and water oxygen stability and its application in Si-C//S battery. Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.12.014

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