背景知识

  锂硫电池被认为是下一代高比能化学电源的候选之一，但其用的醚类电解液对多硫化物中间产物有较高的溶解度，导致产生严重的“穿梭效应”。为降低多硫化锂的溶解度，一种方法是增加DME/DOL醚类电解液中的锂盐浓度，形成远超传统电解液锂盐浓度的超浓电解液，利用“同离子效应”来抑制多硫化锂的溶解。研究过程中发现，锂盐浓度与锂离子电导率之间存在较为复杂的关系。随着锂盐浓度的提高，电解液的离子导电率呈现先上升后降低的趋势。这一案例对于学生理解《电化学》课程第一章中电解质导电机理和影响因素有一定帮助，可以加深学生对于相关知识点理解的深度。

       案例正文

  本案例选取LiTFSI（双三氟甲基磺酸亚胺锂）和LiNO₃这两种在锂硫电池中常见的锂盐，研究其在DME（乙二醇二甲醚）/DOL（1, 3二氧戊环）（体积比为1：1）的混合有机溶液中锂盐浓度和离子电导率之间的关系。结果如图1所示：

使用效果

本案例在第一章中电解质离子导电相关知识点中使用，目的在于配合教科书中相关论述诠释溶质浓度、粘度等因素对离子电导率影响的复杂性。教科书中该部分内容的介绍相对简单，仅通过相关叙述和系酸碱盐等水溶液来叙述溶质浓度与离子电导率之间的关系，属于事实性描述，学生难以理解为什么溶质浓度过高时离子电导率反而会下降。本案例结合高能二次电池研究前沿领域的典型案例，对有机电解液中锂盐浓度对离子电导率等性质的影响规律进行诠释，通过浓度、粘度、离子电导率和溶剂溶质相关作用，让学生理解溶质含量增加，溶质溶剂分子相互作用增强，粘度对离子传输的负面影响会逐渐增大，到一定程度后会抵消溶质增加对离子电导率的正面作用，从而更加深入地理解溶质浓度与离子电导率之间的关系。