鋰硫電池與現(xiàn)在市場比較主流的磷酸�鋰電�相比,有著許多明顯優(yōu)�,具有電池能量密度大,造價低的特點,是新能源車�動力電池的理想選�。理論上鋰硫電池的性能會非常先�(jìn),但是將理論變成�(xiàn)實產(chǎn)品還是有非常大難度�
含硫正極�(fù)雜的電化�(xué)反應(yīng)過程及其不導(dǎo)電等物理性質(zhì)決定了鋰硫電池的研發(fā)難點主要在正極材�。為實現(xiàn)鋰硫電池的應(yīng)�,一方面要提高正極材料的�(dǎo)電率,來提高正極活性物�(zhì)的利用率,提高電池的倍率性能;另一方面還要抑制容量的不可逆損�,以提高電池的循�(huán)性能。最�10 年的工作,主要集中在有機(jī)硫化物材料和�/碳復(fù)合材料兩種正極材料�
鋰硫電池在工作期間在鋰金屬表面上形成了均勻和密實的LiF保護(hù)層而穩(wěn)定鋰金屬。鋰硫電池防止了鋰的樹枝狀晶體的形成和抑制了電解溶液的分解,從而提供了改�(jìn)的循�(huán)特性和�(yōu)異的�/放電效率。另�,鋰硫電池阻止了多硫化物和鋰金屬表面的反�(yīng),從而防止電池壽命下��
�(yōu)點:鋰硫電池除了能量密度非常高外,還具有一些其他的�(yōu)�,一方面,其生產(chǎn)成本比較�。由于鋰硫電池主要采用硫和鋰作為生產(chǎn)原材�,生�(chǎn)成本相對較低;另一方面,鋰硫電池在使用后低�,并且回收利用的能耗較小�
缺點:鋰硫電池的劣勢在于其循�(huán)利用次數(shù)比較�。因為硫化聚合物具有�(wěn)定性比較差的特�,所以當(dāng)前鋰硫電池的循環(huán)利用次數(shù)要遠(yuǎn)�(yuǎn)低于普通的磷酸鐵鋰電池,這就極大的增加了鋰硫電池的使用成��
?�?)無論是“荷電態(tài)”的單質(zhì)硫還是“放電態(tài)”的硫化鋰,都是絕緣�,對傳遞電荷造成很大的困��
�2)硫化鋰可逆性差,很容易失去電化�(xué)活��
�3)反�(yīng)過程�,正�(fù)極材料的體積變化巨大,He 等通過研究指出反應(yīng)中負(fù)極鋰被消耗而使體積縮減,同時正極將膨脹,巨大的體積變化會破壞電極結(jié)�(gòu)�
?�?)中間產(chǎn)物多硫化物易溶解在電解質(zhì)�,并向負(fù)極遷�,造成活性物�(zhì)損失和較大的能量損��
�5)鋰硫電池在充放電過程中生成多種中間�(chǎn)�,且多種化學(xué)反應(yīng)伴隨電化�(xué)反應(yīng)同時�(fā)�,過程極其復(fù)�,反�(yīng)�(jī)理仍不明��
過近10 年研究者不斷地探索,人們對這一體系的認(rèn)識逐漸深入。在對電極反�(yīng)過程條分縷析的基�(chǔ)�,復(fù)雜的硫反�(yīng)�(jī)理也日漸清晰,這些基礎(chǔ)性的工作,為我們根�(jù)需要設(shè)計具有優(yōu)異電化學(xué)性能的活性材料和電極�(jié)�(gòu)提供了指�(dǎo)。也需要指�,在基礎(chǔ)研究方面仍有許多工作要做,如電極界面?zhèn)髻|(zhì)/ 傳荷�(jī)�、反�(yīng)中間體的性質(zhì)、速率控制步驟�。硫材料是鋰硫電池成功的�(guān)�,除需繼續(xù)深入研究如何提高其能量密�、功率密�、循�(huán)�(wěn)定性外,探索新的硫材料的電極反�(yīng)和電極存在狀�(tài)將是十分有意義的工作。電解液組成對鋰硫電池性能也有顯著的影�,繼�(xù)尋找合適的電解液成分和配�,開�(fā)特殊�(huán)境下使用的功能電解液將極大推動鋰硫電池實用化�(jìn)�。還有就是要重視整個電池體系的系統(tǒng)研究,尤其是正負(fù)極間的相互作�,對鋰硫電池而言,這是比較突出的一個問��
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