锂硫电池
锂硫电池概述
锂硫电池概述锂硫电池（LSBs）是一种以硫为正极活性物质，金属锂为负极的新型二次电池。
受益于硫相态变化的多电子反应，锂硫电池拥有高达1675mAhg-1和2600Whkg-1的理论比容量和比能量，相当于商用锂离子电池数倍，并且硫储量丰富、价格低、环境友好，因而锂硫电池被认为是极具开发潜力和应用前景的新一代二次电池技术。
一、锂硫电池的结构锂硫电池主要由硫正极、锂负极、隔膜和电解质等组成。
硫正极是由活性物质硫与导电剂及粘结剂等按照一定比例均匀混合制备而成；锂负极为普通商用锂片；正负极之间放置隔膜，隔膜材质为聚合物且具有多孔隙、不导电的特点，目的是选择性通过离子而隔绝电子；电解液为含硝酸锂的非水类电解液体系，为锂硫电池内部氧化还原反应提供液态环境。
下图展示了锂硫电池的结构。
二、锂硫电池的储能机理LSBs的工作原理是单质硫与锂离子之间发生的可逆氧化还原反应。
放电时负极反应为锂失去电子变为锂离子，正极反应为硫与锂离子及电子反应生成硫化锂，正极和负极反应的电势差即为锂硫电池所提供的放电电压。
在外加电压作用下，锂硫电池的正极和负极反应逆向进行，即为充电过程。
图1.2为电池充放电过程单质硫的可逆转化示意图，其中放电时大致包括以下反应过程：正极反应：图 1.2可以看出，放电曲线有两个较为明显的平台，分别位于2.4-2.1V和2.1-1.5V。
放电前，正极活性硫的初始状态为环形分子（S8），放电开始后，S8分子发生开环反应并与锂离子结合生成Li2S8分子（式1-1），随着反应的进行，Li2S8进一步与锂离子结合生成长链多硫化锂Li2S6和Li2S4（式1-2和1-3），这一过程对应位于2.4-2.1V的第一放电平台；长链多硫化锂在有机电解液中溶解并在隔膜两侧扩散迁移，随着电化学反应的继续进行，长链多硫化锂在反应过程中得到电子被还原为短链多硫化锂（Li2S2和Li2S）（式1-4和1-5），这个反应过程在放电曲线中对应于第二个较长的平台（2.1-1.5V附近），这一过程贡献了LSBs大部分的理论容量，因此第二平台的反应深度很大程度上决定了LSBs的性能。
硫化亚铁锂硫电池-概述说明以及解释
硫化亚铁锂硫电池-概述说明以及解释1.引言1.1 概述硫化亚铁锂电池是一种新型的高性能锂硫电池，其以硫化亚铁（FeS2）作为正极材料，锂金属或锂合金作为负极材料。
相比传统的锂离子电池，硫化亚铁锂电池具有更高的能量密度和较低的成本，被认为是未来可持续能源存储和电动汽车领域的重要技术之一。
硫化亚铁锂电池的工作原理基于锂-硫反应，通过在正极和负极之间嵌入锂离子来存储和释放电能。
当电池充电时，锂离子从负极向正极移动，在正极的硫材料中发生反应形成Li2S2或Li2S的锂-硫化物。
在放电过程中，锂离子从正极释放出来，重新嵌入到负极中，使得硫材料逐渐还原为硫化物，同时释放出电能。
硫化亚铁锂电池具有多种优势。
首先，硫化亚铁作为正极材料具有较高的比容量和较低的成本，能够提高电池的能量密度和经济效益。
其次，硫化亚铁锂电池具有良好的循环寿命和循环稳定性，能够实现长时间的充放电循环而不损失性能。
此外，硫化亚铁锂电池的工作温度范围宽广，能够在较低温度下仍然保持良好的性能。
这些优势使得硫化亚铁锂电池在可再生能源储存和电动车辆领域具有广泛的应用前景。
本文将详细介绍硫化亚铁锂电池的原理和优势，并对其应用前景进行展望。
深入了解和掌握硫化亚铁锂电池的特点和性能，有助于我们更好地利用和发展这一高性能能源储存技术，推动清洁能源的发展和应用。
1.2 文章结构文章结构部分主要介绍本篇文章的组织架构和各个章节的内容概述。
本文总共分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，本文首先概述了硫化亚铁锂硫电池的背景和基本概念，以引发读者的兴趣。
接着，文章结构部分对整篇文章进行了概括，为读者提供了整体的框架。
正文部分是本文的核心部分，主要介绍了硫化亚铁锂电池的原理和优势。
在2.1节中，详细解释了硫化亚铁锂电池的工作原理，包括其反应过程和电化学反应机制。
2.2节则着重介绍了硫化亚铁锂电池相较于传统锂离子电池的优势，包括高能量密度、长循环寿命和低成本等方面。
硫空位和氧空位 锂硫电池 综述
硫空位和氧空位锂硫电池综述硫空位和氧空位是与锂硫电池有关的重要概念。
本文将以简体中文为基础，综述这两种空位对锂硫电池的性能和特性的影响。
1.锂硫电池概述锂硫电池是一种高能量密度和环境友好的电池技术，作为下一代储能系统备受研究关注。
锂硫电池的正极材料是硫，负极材料是锂，电池的反应过程是锂离子在正极和负极之间的转移。
2.硫空位硫空位是指硫正极中的一种缺陷或缺失结构，其中的硫原子没有与周围的硫原子形成键合。
硫空位能影响锂硫电池的电化学性能，包括充放电容量、循环寿命和电化学稳定性。
硫空位的形成可以通过硫化反应中的过程条件（如反应温度、反应时间和反应介质等）来控制。
硫空位在电化学过程中可以提供反应的活性中心，促进锂离子和硫化物之间的转移，从而增加电池的充放电容量。
此外，硫空位的存在还可以降低锂硫电池的内阻，提高电池的能量效率。
然而，硫空位也存在一些负面影响。
首先，硫空位会导致硫正极材料的体积膨胀，造成电极结构的变形和破裂，降低电池的循环寿命。
其次，硫空位与电解液中的锂离子形成复杂的化学物质，降低了电池的电化学稳定性。
为克服硫空位带来的负面影响，研究人员提出了一系列的解决方案。
例如，引入多孔硫材料可以增加硫空位的数量，提高充放电容量。
通过合成多阴离子硫材料（如硫氮化物和硫化碳化硅），可以减少硫空位的形成，并提高电池的稳定性。
3.氧空位氧空位是指锂硫电池中的负极材料中出现结构缺陷或缺失的氧原子。
氧空位的形成可以通过氧化反应中的过程条件（如反应温度和氧化剂浓度等）来控制。
氧空位能够促进氧化还原反应的进行，增加电池的容量和能量密度。
与硫空位类似，氧空位也可以降低电池的内阻，并提高电池的能量效率。
此外，氧空位还可以稳定锂硫簇的结构，防止硫正极材料的溶解和析出，从而提高锂硫电池的循环寿命和稳定性。
然而，氧空位也存在一些问题。
氧空位的形成需要高温氧化条件，这会增加制备过程的复杂性和能耗。
另外，氧空位的稳定性和可控性仍然是一个挑战，在实际应用中还需要进一步的研究和开发。
高安全高比能固态锂硫电池的研究
高安全高比能固态锂硫电池的研究你知道吗，随着科技的飞速发展，我们的日常生活越来越离不开电池了。
手机、汽车、电动工具……基本上可以说，“没有电，寸步难行”。
不过，说到电池的技术进步，很多人可能还停留在锂电池这个层面上，觉得“锂电池不就是那种能量高、充电快的电池吗？”其实呢，锂电池也有不少“隐疾”。
它虽然高效、便捷，但是安全性差，容易发生热失控，啥意思呢，就是一旦出了问题，可能会爆炸，甚至引发火灾。
让人一想到这个就有点后怕，尤其是用电池的手机和电动汽车，简直是“时时刻刻都悬着一根弦”。
不得不提到一个更让人兴奋的技术——固态锂硫电池。
嗯，固态锂硫电池，听起来有点高大上是不是？但别急，今天咱们就一块儿聊聊它是怎么回事，以及它能给我们带来什么样的“电力奇迹”。
先说说固态锂硫电池的优势吧。
大家可能都知道，锂电池好像有点“火爆”，对吧？这种传统的锂电池是用液态电解质的，这就意味着一旦电池发生破裂或者其他故障，电解质泄漏，风险就大了。
不过，固态锂硫电池可不同，它的电解质是固体的，简直就像是为电池装上了“防护盾”。
它不仅能有效避免液态电解质泄漏的危险，还能极大地提高电池的安全性。
想想看，再也不用担心电池“炸毛”了，是不是挺让人安心的？而且呢，这种电池的能量密度也比传统锂电池高得多。
什么意思呢？就是同样大小的电池，固态锂硫电池可以存储更多的电能，这样手机、电动汽车这些设备就能用得更久，充电频率也可以大大降低。
也许你会说：“那这样不就能省去大部分充电的烦恼了？”没错，固态锂硫电池简直是“充电狂魔”的终结者，让我们摆脱了那些每天都得拿出充电宝、找插座的麻烦。
不过，说到这里，可能有朋友要问了：“既然这么好，为什么现在还没普及呢？”嗯，这里就有一个小小的难题。
固态锂硫电池虽然在理论上有很多优点，但在实际生产过程中，还是存在一些技术上的瓶颈。
硫元素的利用效率问题。
硫虽然是一个理想的电池材料，但它和锂金属的反应不够理想，导致电池的循环稳定性差。
锂离子去溶剂化,锂硫_概述说明
锂离子去溶剂化，锂硫概述说明1. 引言1.1 概述锂离子去溶剂化和锂硫是目前热门的研究领域，在能源存储领域具有重要的应用价值。
锂离子去溶剂化涉及使用非溶剂型电解质替代传统有机溶剂电解液，从而提高锂离子电池的安全性和稳定性。
而锂硫电池则被认为是下一代高能量密度的储能技术，具备较高的理论比容量和低成本优势。
本文旨在综述锂离子去溶剂化和锂硫两个领域的研究进展，并探讨其应用领域以及发展前景。
1.2 文章结构本文分为五个主要部分进行介绍和论述。
首先，引言部分对整篇文章进行概述，并介绍了文章的结构；其次，我们将详细探讨锂离子去溶剂化的定义、原理、机制以及应用领域和意义；然后，我们将介绍锂硫电池的基本原理、反应机理以及性能优化措施；接着，我们将扩展到实验研究和进展领域，包括去溶剂化材料研究进展、锂硫电池材料改善方法研究以及去溶剂化与锂硫电池性能关系的研究；最后，我们会对整篇文章进行总结，并展望未来研究的方向。
1.3 目的本文旨在全面阐述锂离子去溶剂化和锂硫两个领域的研究进展，并探讨它们在能源存储领域的应用潜力。
通过分析和总结相关文献资料，本文将提供对该领域的综合了解，并为未来的研究方向提供启示。
2. 锂离子去溶剂化：2.1 定义和原理：锂离子去溶剂化是指在电化学体系中，锂离子与溶剂分子之间发生相互作用导致离解的过程。
在常见的溶液中，锂离子往往会与溶剂中的配位基团形成络合物，这种络合物对电池的性能有着重要影响。
而锂离子去溶剂化则是指利用添加一些特定的添加剂或进行电解质界面调控来降低或消除这种络合作用，以增强电池的性能。
2.2 去溶剂化机制：去溶剂化机制主要包括静态和动态两个方面。
静态去溶剂化主要通过调控电解质中配位结构中心（例如聚合度、官能团等）来改变络合物稳定性，使其易于与锂离子解离为自由态。
动态去溶剂化涉及到现代光谱、动力学和计算方法来研究盐类和添加剂对各种界面反应速率和平衡常数的影响，进而实现外延去除络合物。
li2s分解电压
li2s分解电压（原创实用版）目录1.锂硫电池的基本原理2.Li2S 的分解电压概念3.Li2S 分解电压的影响因素4.Li2S 分解电压在锂硫电池性能中的作用5.Li2S 分解电压的研究进展和应用前景正文一、锂硫电池的基本原理锂硫电池是一种二次电池，它以硫为正极，锂金属为负极，通过 Li+在正负极之间的迁移实现电能的存储和释放。
锂硫电池具有高能量密度、环境友好等优点，被认为是下一代电动汽车和储能领域的理想电源。
二、Li2S 的分解电压概念Li2S 是锂硫电池正极的主要活性物质，其在充放电过程中会发生硫/硫化锂（S/Li2S）的转化。
Li2S 的分解电压是指在电池充放电过程中，正极材料 Li2S 开始发生硫/硫化锂转化的电压。
三、Li2S 分解电压的影响因素1.电解液：电解液的浓度、溶剂和添加剂等都会对 Li2S 的分解电压产生影响。
2.正极材料：Li2S 的粒径、形貌、晶体结构等因素会影响其分解电压。
3.电池设计：电池的容量、电极厚度、电池结构等也会对 Li2S 的分解电压产生影响。
4.温度：温度对 Li2S 的分解电压具有显著影响，一般而言，温度升高，Li2S 的分解电压降低。
四、Li2S 分解电压在锂硫电池性能中的作用Li2S 的分解电压是衡量锂硫电池性能的重要参数，它直接影响电池的能量密度、循环寿命、安全性等性能。
因此，研究 Li2S 分解电压对优化锂硫电池性能具有重要意义。
五、Li2S 分解电压的研究进展和应用前景近年来，Li2S 分解电压的研究取得了显著进展。
研究人员通过优化电解液、正极材料、电池设计等方面，成功降低了 Li2S 的分解电压，提高了锂硫电池的性能。
锂硫电池原理
锂硫电池原理
锂硫电池是一种新型的二次电池，其工作原理是通过锂离子在正负极之间的往返移动来实现电荷的储存和释放。
在锂硫电池中，正极材料采用硫（S），负极材料则采用锂（Li）。
在充电过程中，锂离子从正极向负极迁移，同时与硫发生化学反应形成Li2S（二硫化锂）。
在放电过程中，Li2S
再次分解成锂离子和硫，锂离子从负极向正极迁移。
相比于传统的锂离子电池，锂硫电池具有以下优势：
1. 高能量密度：由于硫的高储能性质和锂离子电池的高电压，锂硫电池具有更高的能量密度，可以提供更长的充电持续时间。
2. 较低成本：硫是一种丰富且廉价的元素，相对于其他电池材料，硫的成本较低，使得锂硫电池在经济上更具竞争力。
3. 可持续性：锂硫电池使用的是可再生的材料，比如硫和锂，使得这种电池更具环保性和可持续性。
然而，锂硫电池也存在一些挑战和问题，例如：
1. 容量衰减：锂硫电池在循环充放电过程中容量衰减较快，这主要是由于硫的溶解、极化和体积膨胀等问题所导致的。
2. 电导率问题：硫是一种不良导体，限制了锂硫电池的电流输出性能。
3. 安全性问题：由于锂硫电池中存在硫的极性化现象，可能导致电池内部产生过多的热量，从而引发安全隐患。
针对这些问题，科研人员一直在进行改进和研究，以提高锂硫电池的性能和安全性，推动其在储能领域的应用。
锂硫电池的测试方法
锂硫电池的测试方法摘要：一、锂硫电池概述二、锂硫电池测试方法1.充放电测试2.循环寿命测试3.速率能力测试4.安全性测试三、测试过程中的注意事项四、未来发展趋势和展望正文：锂硫电池是一种新型的能源存储设备，以其高能量密度、环境友好性和低成本等优点受到了广泛关注。
在研究和应用锂硫电池的过程中，对其性能进行测试是至关重要的。
本文将介绍锂硫电池的测试方法，以及在测试过程中需要注意的事项。
一、锂硫电池概述锂硫电池以硫作为正极材料，金属锂作为负极材料，电解质溶液作为离子传输介质。
在充电过程中，锂离子从负极向正极迁移，硫元素转化为锂硫化物；放电过程中，锂硫化物转化为硫元素，锂离子从正极返回负极。
这种充放电过程可重复进行，形成循环寿命。
二、锂硫电池测试方法1.充放电测试：通过对锂硫电池进行充放电试验，可以评估电池的电压、容量、能量密度等性能指标。
在充放电测试中，需注意监测电池的电压、电流、温度等参数，以确保测试结果的准确性。
2.循环寿命测试：循环寿命测试是评估锂硫电池在使用过程中性能稳定性的重要方法。
通过对电池进行充放电循环试验，观察其容量衰减、电压变化等现象，可以评估电池的循环寿命。
在循环寿命测试中，需注意控制充放电速率、温度等条件，以保证测试结果的可靠性。
3.速率能力测试：速率能力测试用于评估锂硫电池在高倍率充放电条件下的性能。
在此测试中，需要监测电池在不同充放电速率下的电压、电流等参数，以评估电池的速率性能。
速率能力测试对于优化电池设计和提高电池性能具有重要意义。
4.安全性测试：锂硫电池的安全性测试主要包括过充、过放、短路等工况下的安全性评估。
通过对电池进行安全性测试，可以确保电池在异常条件下不发生燃烧、爆炸等危险事件。
在安全性测试中，要注意检测电池的温度、压力等参数，以确保测试的安全进行。
三、测试过程中的注意事项1.确保测试设备的精度和稳定性，以保证测试结果的准确性。
2.在进行充放电测试、循环寿命测试等过程中，注意监测电池的温度，避免过热导致性能下降或损坏。
稀土硫化锂硫电池
稀土硫化锂硫电池是一种储能电池，其正极材料为硫元素，负极材料为金属锂，理论比能量达到2600Wh/kg，远高于商业上广泛应用的钴酸锂电池的容量。
稀土硫化锂硫电池具有来源广泛、价格低廉和对生态环境较为友好的特点，但是也存在一定的不足，比如单质硫的导电性较差，可溶性多硫化物的积累和穿梭，这会导致活性材料损失和死硫形成、以及金属锂负极腐蚀，进而严重影响电池的质量。
为了解决上述问题，研究者向稀土硫化锂硫电池中引入了稀土催化剂，以加速可溶性多硫化物的转化，减少可溶性多硫化物在电解质中的积累和迁移。
电动汽车用锂硫电池性能要求和测试方法
电动汽车用锂硫电池性能要求和测试方法锂硫电池是一种新型的高能量密度电池，被广泛应用于电动汽车领域。
在电动汽车中，锂硫电池的性能要求和测试方法对于确保电池的可靠性、安全性和耐久性至关重要。
本文将探讨锂硫电池的性能要求和测试方法，并详细介绍其中的内容。
一、锂硫电池的性能要求1.能量密度：锂硫电池的能量密度是衡量电池性能的重要指标之一，主要影响电动汽车的续航里程。
因此，对于电动汽车而言，要求锂硫电池具有较高的能量密度，以提高汽车的续航能力。
2.安全性：锂硫电池应具备良好的安全性能，防止电池发生热失控、燃烧或爆炸等严重事故。
为了确保锂硫电池的安全性，可以采取以下措施：加强电池的结构设计，降低内部短路概率；使用电池管理系统（BMS）监测电池温度、电流和电压等参数，以及进行过充、过放和短路等情况的保护控制。
3.循环寿命：循环寿命是评估电池的使用寿命的重要指标。
例如，对于电动汽车而言，可以要求锂硫电池在特定的循环次数（例如1000次）后仍能保持一定的能量存储能力。
高循环寿命的要求可以通过优化电池材料、电池结构和充放电控制策略等方式来实现。
4.充放电效率：充放电效率是指电池在充放电过程中能量损失的程度。
对于电动汽车而言，要求锂硫电池具有较高的充放电效率，以提高汽车行驶的能量利用率。
优化电池材料、研究电池结构和优化电池管理系统等方面可以提高充放电效率。
二、锂硫电池的测试方法1.能量密度测试：可以使用工业化设备进行电池单体的能量密度测试。
测试方法包括测量电池的开路电压、充放电容量和电池重量等参数，并根据电池体积和质量计算电池的能量密度。
2.安全性测试：为了评估电池的安全性能，可以进行电池的短路、过充、过放和高温等极端情况下的测试。
测试方法包括在控制条件下模拟电池故障，并评估电池的安全性能。
3.循环寿命测试：通过进行循环充放电测试，以测量电池在特定的循环次数后的容量衰减情况，评估电池的循环寿命。
测试方法包括设置电池的充放电条件和循环次数，并记录电池的容量损失情况。
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锂硫电池（材料科学基础）
负极研究进展
在含有乙二醇二甲基丙烯酸酯的有机溶液中，以甲基苯 甲酰甲酯为光引发剂，在紫外光辐照下发生聚合，在金 属锂表面生成一层厚约10μm的保护层。 为了避免锂枝晶生长或者锂的界面阻抗对电池循环性能 的影响，在Li/S电池中选择传统的锂离子嵌入脱出型的 负极.
锂硫电池（材料科学基础）
电解质体系
锂硫电池要求电解液具有高电导率、宽电化学窗口和对 锂化学稳定等。锂硫电池电解质体系分为液态有机电解 液和全固态陶瓷电解质。
锂硫电池（材料科学基础）
液态有机电解液
研究发现线形或环形醚类物质如四氢呋喃（THF）、二甲 醚(DME)、四乙二醇二甲醚(TEGDME)、二氧五环(DOL)等 具有较高的多硫化物溶解能力，其中DOL既可以降低电解 液的黏度，也可以在锂负极表面形成保护层。单一的线 形醚类作溶剂时会过多地溶解多硫化物而导致电解液黏 度过大，一般为两种或三种溶剂配合使用。
锂硫电池（材料科学基础）
参考文献
1）梁宵, 温兆银, 刘宇. 高性能锂硫电池材料研究进展[J]. 化学进展, 2011, 23(0203): 520-526.
2）
3）
4）
5）
锂硫电池（材料科学基础）
仪器预约
上海理工大学材料学院>仪器共享>预约系统
锂硫电池（材料科学基础）
Thank You！
锂硫电池（材料科学基础）
➢ 硫/碳复合材料
10-60次循环后比容量500-1000mAh/g
➢ 硫/碳纳米管复合物
60次循环后比容量500-700mAh/g
➢ 硫/聚合物复合材料
较50次循环后290mAh/g有所改善
➢ 硫/金属氧化物复合材料 30-80次循环后350-700mAh/g
锂硫电池（材料科学基础）
正极黏结剂的研究
造成活性物质损失
锂硫电池（材料科学基础）
研究现状
1. 添加一种或多种电子导体与硫复合，达到提高导电性 的目的。
2. 通过设计导电相的结构使其具有吸附多硫化物的能力， 或者改进电池电解液体系。
3. 锂负极的保护。
锂硫电池（材料科学基础）
硫正极的改性
硫正极的改性主要包括硫与导电材料的复合、纳米金属 氧化物对硫单质的包覆等，以达到提高硫正极导电率、 抑制多硫化物溶解的目的。
锂硫电池（材料科学基础）
研究现状
➢ 自2009年起，日本新能源产业技术综合开发机构每年投入300亿日元（约合24亿元人民币） 的研发预算，目标是在2020年使锂硫电池的能量密度达到00Wh/kg。
➢ 美国能源部2011年投入500万美元资助锂硫电池的研究，计划2013年能量密度达到 500Wh/kg。
➢ 国际上锂硫电池的代表性厂商有美国的Sion Power、Polyplus、Moltech，英国Oxis及韩 国三星等。
Sion Power公司的软包装锂硫电池，比能量达 到350-380Wh/kgm活性物质硫的利用率达到75 ％。
锂硫电池（材料科学基础）
研究现状
锂硫电池的研究已经历经了几十年，并且取得了许多成果，但离实际应用还有不小距离。仍有以下问题有待 解决： （1）无论是“荷电态”的单质硫还是“放电态”的硫化锂，都是绝缘体，对传递电荷造成很大的困扰； （2）硫化锂可逆性差，很容易失去电化学活性； （3）反应过程中，正负极材料的体积变化巨大负极锂被消耗而使体积缩减，同时正极将膨胀，巨大的体积 变化会破坏电极结构； （4）中间产物多硫化物易溶解在电解质中，并向负极迁移，造成活性物质损失和较大的能量损耗 ； （5）锂硫电池在充放电过程中生成多种中间产物，且多种化学反应伴随电化学反应同时发生，过程极其复 杂，反应机理不明确。
高性能的硫正极应具备以下条件： a) 活性物质硫与导电相间紧密接触 b) 电极与电解质间的界面稳定 硫与导电相间的接触除了与导电相本身的结构相关外， 黏结剂的性能也起着很大的作用。
锂硫电池（材料科学基础）
正极粘结剂
1）水溶性的动物胶。 2）环糊精作为黏结剂，硫-聚丙烯腈复合材料作为正极。 3）除用基础黏结剂外还采用含有聚环氧乙烷、聚环氧丙 烷等氧化聚合物作为第二黏结剂。
锂硫电池（材料科学基础）
锂硫电池（材料科学基础）
前景展望
➢ 在保证硫极导电性的同时，提高正极中硫的含量。 ➢ 设计稳定的导电结构，防止在充放电过程中硫正极的结
构失效。 ➢ 对于液态电解液体系，开发出对硫极和锂金属兼容性都
好的新型电解液。 ➢ 对于全固态电池体系发展高密度和室温高电导率的固态
电解质。
锂硫电池（材料科学基础）
全固态电解质
聚合物电解质的使用温度一般为70-100℃,而全固态无机 电解质的使用温度范围可以更广,且不会溶解多硫化物, 可用于锂硫电池的全固态无机电解质的研究主要集中于 硫化物玻璃。 ➢ 高能球磨法 ➢ 柠檬酸络合法
锂硫电池（材料科学基础）
负极研究进展
实际应用中锂负极存在以下问题： ➢ 锂负极的充放电效率低、循环性能差 ➢ 由于锂表面的不均匀性，在表面可能会生成锂枝晶，
基本原理
锂硫电池：采用硫或含硫化合物作为正极，锂或储锂材料作 为负极，以硫-硫键的断裂/生成来实现电能与化学能相互转 换的一类电池体系。
充电：Li2S电解
正极 硫/硫化物
Li+
负极 锂/储锂材料
放电：S-S键断裂 ������������ − + ������������ +→ ������������������������
石结构的LiMn2O4，理论比容量都小于200mAh/g。 ➢ 因此，寻找和开发新型高比容量和高比能量的安全、廉价正极材料是目
前研究的热点
单质硫的理论比容量为1675mAh/g，来源丰富、价格便宜且对环境友好，与 金属锂组成的锂硫电池理论比容量达2600Wh/kg,相当于锂离子电池的5倍。
锂硫电池（材料科学基础）
锂硫电池（材料科学基础）
研究现状
比容量高，理论比 容量为1685mAh/g
单质硫是绝缘体， 正负极材料体积变化大
循环性不好
优势 硫安全性 好
硫成本 低、无
毒
锂负极安 全性不够
好
不足
电位较低 2.2V（vs. Li+/Li）
比能量高，与锂搭 配的电池理论比能
量为2600Wh/kg
中间产物多硫化锂溶于 电解质，向负极迁移，
锂硫电池（材料科学基础）
上海理工大学
锂硫电池
发展背景 基本原理 研究现状 前景展望 仪器预约
锂硫电池（材料科学基础）
锂硫电池（材料科学基础）
锂离子电池发展现状
➢ 负极材料：新型的硅基和锡基等材料分别可达到大于2000和990mAh/g。 ➢ 正极材料:无论是层状结构的三元材料、聚阴离子型的LiFePO4还是尖晶