抄録/ポイント：
抄録/ポイント
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結論:電極-電解質界面特性はリチウム-硫黄(Li-S)電池のサイクル性能において重要な役割を果たす。電極-電解質界面での問題は,界面で起こる電気化学的および化学的反応,界面層の形成機構,界面層の組成/構造特性,界面を横切るイオン輸送,および界面での熱力学的および速度論的挙動を含む。上記の重要な問題を理解することは,Li-S電池の全体的性能を強化するための戦略の開発にとって最も重要である。Li-S電池で一般的に使用される液体電解質は,一般的に溶媒マトリックス中に溶解したリチウム塩から成る従来のリチウムイオン電池で使用されるものと類似している。しかしながら,硫黄またはポリスルフィドに関連する一連のユニークな特徴のために,エーテル系溶媒は,一般的に,通常のLi+イオン電池で一般的に使用される炭酸塩型溶媒を採用するよりも,Li-S電池において一般的に使用されている。さらに,Li-S電池の電解質は,通常,重要な添加剤,LiNO_3から成る。Li-S電池の独特の電解質成分は,従来のLi+-イオン電池の界面理論を直接に取ることができず,Li-S電池にそれらを適用することを可能にしない。一方,Li-S電池を充電/放電する間,溶解したポリスルフィド種は電池セパレータを通して移動し,Liアノードと反応し,Li-S電池の界面問題の複雑さを拡大する。しかし,現在のLi-S電池開発経路は,主に硫黄カソードの進歩によってエネルギー化されている。電極-電解質界面挙動への洞察は相対的にオーバーシャドウされている。本研究では,最初に,従来の液体電解質Li-S電池におけるLi金属アノードと硫黄カソード上に形成された固体電解質界面(SEI)の理解における最先端の寄与を調べ,SEIの結果としての化学的および物理的性質が全体的な電池性能にどのように影響するかを調べた。SEIの安定性を改善するために最近提案されたいくつかの戦略を簡潔に要約した。固体Li+イオン伝導性電解質を,多硫化物シャトル問題を除去するためのLi-S電池の開発のために試みた。一つのアプローチは,全てのセル成分が固体状態にある「全固体Li-S電池」の概念に基づいている。もう一つのアプローチは,固体電解質が電気化学反応のためのLi+イオン伝導体およびポリスルフィドシャトルを防ぐセパレータとして役割を果たす「ハイブリッド電解質Li-S電池」概念に基づいている。しかしながら,固体電解質によるこれらの努力は,全体的に満足できる電池性能を提供することができない。固体電解質の低イオン伝導率に加えて,電極と固体電解質の間の界面特性の悪さに重要な問題がある。本研究は,「全固体Li-S電池」と「ハイブリッド電解質Li-S電池」の両方における電極と固体電解質の界面を理解し操作することにおける関連研究の進歩の調査を提供する。最近提案された「半固体Li-S電池」概念についても簡単に議論した。最後に,上記のすべての領域における将来の研究と開発方向を示唆した。Copyright 2019 American Chemical Society All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】
