鋰硫電池的問題

單質(zhì)硫的電子電導率和離子電導率較差，硫材料在室溫下的電導率極低（5.0×10-30S·cm-1）。反應(yīng)的最終產(chǎn)物Li2S2和Li2S也是電子絕緣體，不利于電池的高倍率性能。

鋰硫電池的中間放電產(chǎn)物會溶解到有機電解液中，增加電解液的粘度，降低離子電導率。多硫化物離子可以在正負電極之間遷移，造成活性物質(zhì)的損失和電能的浪費（穿梭效應(yīng)）。溶解的多硫化物穿過隔膜擴散到負極，與負極發(fā)生反應(yīng)，破壞負極的固體電解質(zhì)界面膜（SEI膜）。

鋰硫電池的最終放電產(chǎn)物Li2Sn(n=1~2)具有電子絕緣性，不溶于電解質(zhì)，沉積在導電骨架表面。部分硫化鋰脫離導電骨架，無法通過可逆充電過程反應(yīng)生成硫或高階多硫化物，導致容量大幅下降。

 

硫和硫化鋰的密度分別為 2.07 和 1.66 g cm-3，在充放電過程中體積膨脹/收縮高達 79%。這種膨脹會導致正極的形態(tài)和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導致硫從導電骨架上脫離，從而導致容量衰減。這種體積效應(yīng)在紐扣電池下并不顯著，但在大電池中會被放大，導致容量明顯衰減，進而可能導致電池損壞，巨大的體積變化會破壞電極結(jié)構(gòu)。

為了解決這些問題，科學家們正在嘗試多種方法，下面介紹通過改變鋰硫電池正負極材料來優(yōu)化電池性能的方法。

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本文由日本NEC鋰電池中國營銷中心于2023-04-11 09:58:43 整理發(fā)布。
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