鋰硫電池與現(xiàn)在市�(chǎng)比較主流的磷酸鐵鋰電�相比,有著許多明顯優(yōu)�(shì),具有電池能量密度大,造價(jià)低的特點(diǎn),是新能源車��(dòng)力電�的理想選�。理論上鋰硫電池的性能�(huì)非常先�(jìn),但是將理論變成�(xiàn)�(shí)�(chǎn)品還是有非常大難��
含硫正極�(fù)雜的電化�(xué)反應(yīng)�(guò)程及其不�(dǎo)電等物理性質(zhì)決定了鋰硫電池的研發(fā)難點(diǎn)主要在正極材料。為�(shí)�(xiàn)鋰硫電池的應(yīng)�,一方面要提高正極材料的�(dǎo)電率,來(lái)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(shí)的LiF保護(hù)層而穩(wěn)定鋰金屬。鋰硫電池防止了鋰的�(shù)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)�(diǎn):鋰硫電池除了能量密度非常高外,還具有一些其他的�(yōu)�(diǎn),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)原材料,生產(chǎn)成本相對(duì)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(diǎn):鋰硫電池的劣勢(shì)在于其循�(huán)利用次數(shù)比較�。因?yàn)榱蚧酆衔锞哂蟹�(wěn)定性比較差的特性,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本�
?�?)無(wú)論是“荷電態(tài)”的單質(zhì)硫還是“放電態(tài)”的硫化�,都是絕緣體,對(duì)傳遞電荷造成很大的困��
?�?)硫化鋰可逆性差,很容易失去電化�(xué)活��
�3)反�(yīng)�(guò)程中,正�(fù)極材料的體積變化巨大,He 等通過(guò)研究指出反應(yīng)中負(fù)極鋰被消耗而使體積縮減,同�(shí)正極將膨�,巨大的體積變化�(huì)破壞電極�(jié)�(gòu)�
?�?)中間產(chǎn)物多硫化物易溶解在電解質(zhì)中,并向�(fù)極遷�,造成活性物�(zhì)損失和較大的能量損��
?�?)鋰硫電池在充放電過(guò)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(shí)�(fā)�,過(guò)程極其復(fù)�,反�(yīng)�(jī)理仍不明��
�(guò)�10 年研究者不斷地探索,人們對(duì)這一體系的認(rèn)�(shí)逐漸深入。在�(duì)電極反應(yīng)�(guò)程條分縷析的基礎(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)�(jì)具有�(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)鍵,除需繼續(xù)深入研究如何提高其能量密�、功率密度、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�(duì)鋰硫電池性能也有顯著的影響,繼續(xù)尋找合適的電解液成分和配�,開(kāi)�(fā)特殊�(huán)境下使用的功能電解液將極大推�(dòng)鋰硫電池�(shí)用化�(jìn)�。還有就是要重視整�(gè)電池體系的系�(tǒng)研究,尤其是正負(fù)極間的相互作�,對(duì)鋰硫電池而言,這是比較突出的一�(gè)�(wèn)��
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