含硫正极的复杂电化学反应过程及其非导电物理性质决定了主要在阴极材料中开发锂硫电池的难度。
为了实现锂硫电池的应用,一方面,必须提高正极材料的导电性,提高正极活性材料的利用率,并提高其性能。
电池;另一方面,必须抑制不可逆的电容损失,以改善电池的循环性能。
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过去十年的工作主要集中在两种阴极材料,有机硫化物材料和硫/碳复合材料。
锂 - 硫电池通过在操作期间在锂金属表面上形成均匀且致密的LiF保护层来稳定锂金属。
锂 - 硫电池防止锂的枝晶的形成并抑制电解液的分解,从而提供改善的循环特性和优异的充电/放电效率。
此外,锂 - 硫电池可防止多硫化物和锂金属表面的反应,从而防止电池寿命下降。
优点:除了非常高的能量密度外,锂硫电池还具有其他一些优点。
一方面,他们的生产成本相对较低。
由于锂硫电池主要以硫和锂为原料生产,因此生产成本相对较低;另一方面,锂硫电池在使用后毒性低,并且回收的能量消耗小。
缺点:锂硫电池的最大缺点是它们的回收时间相对较低。
由于硫化聚合物具有较差的稳定性,目前的锂硫电池回收频率远低于普通磷酸铁锂电池,这大大增加了锂硫电池的使用成本。
(1)处于“带电状态”的元素硫均为“带电状态”。
和处于“放电状态”的硫化锂是绝缘体,在转移费用方面造成很大麻烦; (2)硫化锂可逆性差,容易失去电化学活性; (3)在反应过程中,正负材料的体积变化很大。
他等人。
已经指出,负极锂在反应中被消耗以减小体积,正极会膨胀,大的体积变化会破坏电极结构; (4)产物多硫化物易溶于电解质并迁移到负极,导致活性物质损失和大量能量损失。
(5)锂硫电池在充放电过程中产生各种中间产物,伴随着各种化学反应。
化学反应同时发生,过程极其复杂,反应机理尚不清楚。
经过近10年的研究,研究人员不断探索,人们对这一系统的理解也逐渐深入。
基于电极反应过程的倾析,复杂的硫反应机理变得更加清晰。
这些基础工作为根据需要设计具有优异电化学性能的活性材料和电极结构提供了指导。
值得注意的是,在基础研究方面仍有许多工作要做,如电极界面传质/传递机理,反应中间体的性质和速率控制步骤。
硫磺材料是锂硫电池成功的关键。
除了进一步研究如何提高其能量密度,功率密度和循环稳定性之外,探索新硫材料的电极反应和电极存在是非常有意义的。
电解质组合物还对锂 - 硫电池的性能具有显着影响。
继续寻找合适的电解质组分和比例。
在特殊环境中使用的功能性电解质的开发将极大地促进锂硫电池的实际过程。
还需要注意整个电池系统的系统研究,尤其是正负电极之间的相互作用。
这是锂硫电池的一个突出问题。
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