有關(guān)未來鋰硫電池技術(shù)的發(fā)展前景分析

什么是鋰硫電池?在生活中，你可能接觸過各種各樣的電子產(chǎn)品，那么你可能并不知道它的一些組成部分，比如它可能含有的鋰硫電池，那么接下來讓小編帶領(lǐng)大家一起學(xué)習(xí)鋰硫電池。

作為一種高效的儲(chǔ)能系統(tǒng)，從各種電子產(chǎn)品到電動(dòng)汽車，再到電網(wǎng)規(guī)?；芰看鎯?chǔ)的擴(kuò)展應(yīng)用，鋰電池正在越來越多地參與到能源生態(tài)演變這一重要進(jìn)程中。過去幾十年鋰離子電池(LIBs)一直占據(jù)著主導(dǎo)地位，然而它的高成本和越來越接近理論極限的現(xiàn)狀以及在我國的十三五規(guī)劃中，提到的在2020年時(shí)將電池的容量提升到500Wh/kg，這些市場(chǎng)形勢(shì)和政策走向，使得學(xué)術(shù)界和工業(yè)界都在尋求超越鋰離子嵌入的新型化學(xué)儲(chǔ)能電池，以滿足不斷增長的能源需求。按照目前的進(jìn)度來看，基于全新能量轉(zhuǎn)化機(jī)制的鋰硫(Li-S)電池摘得頭籌的可能性比較大。

鋰離子電池是以硫?yàn)檎龢O材料，以鋰金屬為負(fù)極材料的電池。作為陰極材料的硫的理論容量密度約為1670mAh/g，是鋰離子電池常用三元材料的6倍以上。另一方面，作為正極材料的金屬鋰的理論容量密度為3861mAh/g，是鋰離子電池常用正極材料碳(372mAh/g)的10倍左右。其能量密度預(yù)計(jì)將遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于目前的鋰離子電池。

鋰硫電池是以硫元素作為電池正極，金屬鋰作為負(fù)極的一種鋰電池。利用硫作為正極材料，是因?yàn)槠洳牧侠碚摫热萘亢碗姵乩碚摫饶芰糠謩e高達(dá)1675mAh/g和2600Wh/kg，遠(yuǎn)高于商業(yè)上廣泛應(yīng)用的鈷酸鋰電池(《150mAh/g)。更重要的一點(diǎn)是，封閉的Li-S系統(tǒng)與LIB類似，在電池制造方面，從LIB到Li-S電池的轉(zhuǎn)換更簡單有效，從而使其比開放鋰-空氣系統(tǒng)更具商業(yè)可行性。鋰硫電池的最新進(jìn)展正在開始使其商業(yè)化成為可能。

硫單質(zhì)在常溫下是菱形硫，是以S8環(huán)狀分子形式存在的黃色固體。鋰硫電池的高能量密度和高比容量源于S8分子中S-S鍵的斷裂和重新鍵合。目前研究的鋰硫電池正極材料大多是將硫與多孔碳材料、碳納米管、石墨烯、金屬氧化物、導(dǎo)電聚合物等復(fù)合所得，負(fù)極材料采用鋰片。鋰硫電池的電化學(xué)反應(yīng)原理：S8 + 16Li2 → 8Li2S。

在此之前，硫化物和氧化物作為固體電解質(zhì)被廣泛研究。盡管有許多類型的離子電導(dǎo)率可以用于電池，但并沒有很多類型的離子電導(dǎo)率具有電池運(yùn)行所需的穩(wěn)定性。絡(luò)合氫化物是指由金屬陽離子M(Li+、Na+、Mg2+等)和絡(luò)合陰離子M'hn((BH4)-、(NH2)-、(AlH4)-、(AlH6)3-等組成的物質(zhì)。在150℃時(shí)，熱分解并不容易。組成元件可由輕元素構(gòu)成，只需在室溫下在單軸軸上加壓即可出現(xiàn)良好的電解液。但離子電導(dǎo)率低，操作溫度高。

放電過程中，鋰金屬陽極(負(fù)極)氧化形成鋰離子和電子，鋰離子通過電解質(zhì)向陰極運(yùn)動(dòng)，電子通過外部電路導(dǎo)線到達(dá)陰極(正極)。在正極處，硫與鋰離子以及電子進(jìn)行還原反應(yīng)形成硫化鋰。充電過程與之相反。

相信通過閱讀上面的內(nèi)容，大家對(duì)鋰硫電池有了初步的了解，同時(shí)也希望大家在學(xué)習(xí)過程中，做好總結(jié)，這樣才能不斷提升自己的設(shè)計(jì)水平。