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Enregistrement W2304689588 · doi:10.1149/ma2016-03/1/41

Hybrid Ion Conductor: Polysulfide Exclusion for Advanced Lithium Sulfur Batteries

2016· article· en· W2304689588 sur OpenAlexaff
Hee-Tak Kim, Jin Hong Lee, Hyungjun Noh

Notice bibliographique

RevueECS Meeting Abstracts · 2016
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueAdvanced Battery Materials and Technologies
Établissements canadiensKootenay Association for Science & Technology
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésPolysulfideAnodeBattery (electricity)ElectrolyteEnergy storageCathodeLithium (medication)ElectrodeMaterials scienceChemistryPower (physics)Physics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Today’s lithium ion batteries, which have more than twice energy of those first released 25 years ago, power most of mobile electronic devices. However, their energy density is not high enough to provide electric vehicles and drones with mobility freedom. To make electric vehicles and drones more affordable, one needs batteries that can offer a longer cruise range with a lower cost. In this regard, lithium–sulfur (Li–S) battery is now considered a promising candidate to succeed lithium-ion batteries owing to its high theoretical energy density of 2500 Wh∙kg-1, non-toxic nature, low cost, and natural abundance. Despite such promises, the commercialization of Li–S batteries has yet to succeed even after sustained effort spanning several decades. Significant problems encountered have included low sulfur utilization, short cycle life, low cycling efficiency, and high self-discharge rate. These are mainly attributed to a process known as the polysulfide (PS) shuttle; PS chains dissolved in the electrolyte diffuse to the Li anode where they directly react with the Li metal to produce lower order PS species, which diffuse back to the sulfur cathode to regenerate higher PS forms. The PS shuttle leads to incomplete charging of the sulfur electrode, corrosion of the Li electrode, and formation of electrochemically inactive lithium sulfates (LixSOy) on the sulfur electrode, thus resulting in poor battery performance. Prevention of the PS shuttle is therefore extremely important for the practical use of Li–S batteries. In this talk, we present a single ion conductor which effectively rejects PS when used as an electrolyte medium for lithium sulfur battery and demonstrate a quasi-solid state lithium sulfur battery employing it. The ion conductor features a perfluorinated lithium sulfonate polymer swollen with organic polar solvents. For the ion conduction, Li+ is the sole charge carrier, because the SO3 - groups attached to the polymer chain are immobilized and the ion conductor does not include any bi-ionic lithium salt. The solvents selected from an intensive screening process dissociate polymeric lithium salts and form a 5~6 nm-sized Li+ conducting channels. As a result, the ion conductivity of the ion conductor is as high as 10-4 S cm-1 in its quasi-solid state. To our interest, the PS solubility of the hybrid ion conductor is quite low although the solvents have high PS solubility. This behavior originates from Donnan exclusion principle; the fixed negative charges decrease the Donnan potential of the conductor, with lowering its equilibrium PS concentration. Such Donnan exclusion effect is more intensified in the absence of bi-ionic lithium salt, therefore, to strengthen PS rejection function, the hybrid ion conductor is designed without any lithium salts. The sulfur battery based on the hybrid ion conductor has highly interesting features. The composite sulfur cathode comprising of sulfur/carbon composite and the hybrid ion conductor effectively confines PS in the vicinity of the carbon matrix owing to the nearby PS-rejecting hybrid ion conductors. Moreover, the polymer electrolyte membrane between the sulfur cathode and lithium further blocks PS passage. Owing to its quasi-solid state nature, the hybrid ion conductor allows the design of bipolar stack-type lithium sulfur battery. Because the electrolyte phases of each cell are spatially separated in bipolar configuration, shunt current, which is unavoidable for liquid electrolyte based batteries, can be eliminated. The electrochemical characteristics and performances of the quasi-solid state lithium sulfur battery are presented and the underlying physics is discussed.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,005
Score d'incertitude au seuil0,017

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,001
Science ouverte0,0000,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0050,003

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,014
Tête enseignante GPT0,230
Écart entre enseignants0,216 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2016
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