锂硫电池

正极材料

　　含硫正极复杂的电化学反应过程及其不导电等物理性质决定了锂硫电池的研发难点主要在正极材料。为实现锂硫电池的应用，一方面要提高正极材料的导电率，来提高正极活性物质的利用率，提高电池的倍率性能；另一方面还要抑制容量的不可逆损失，以提高电池的循环性能。最近10 年的工作，主要集中在有机硫化物材料和硫/碳复合材料两种正极材料。

特点

　　锂硫电池在工作期间在锂金属表面上形成了均匀和密实的LiF保护层而稳定锂金属。锂硫电池防止了锂的树枝状晶体的形成和抑制了电解溶液的分解，从而提供了改进的循环特性和优异的充/放电效率。另外，锂硫电池阻止了多硫化物和锂金属表面的反应，从而防止电池寿命下降。

优缺点

　　优点：锂硫电池除了能量密度非常高外，还具有一些其他的优点，一方面，其生产成本比较低。由于锂硫电池主要采用硫和锂作为生产原材料，生产成本相对较低；另一方面，锂硫电池在使用后低毒，并且回收利用的能耗较小。

　　缺点：锂硫电池的劣势在于其循环利用次数比较低。因为硫化聚合物具有稳定性比较差的特性，所以当前锂硫电池的循环利用次数要远远低于普通的磷酸铁锂电池，这就极大的增加了锂硫电池的使用成本。

面临的困难

　　（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，He 等通过研究指出反应中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，反应机理仍不明确。

未来展望

　　过近10 年研究者不断地探索，人们对这一体系的认识逐渐深入。在对电极反应过程条分缕析的基础上，复杂的硫反应机理也日渐清晰，这些基础性的工作，为我们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。也需要指出，在基础研究方面仍有许多工作要做，如电极界面传质/ 传荷机制、反应中间体的性质、速率控制步骤等。硫材料是锂硫电池成功的关键，除需继续深入研究如何提高其能量密度、功率密度、循环稳定性外，探索新的硫材料的电极反应和电极存在状态将是十分有意义的工作。电解液组成对锂硫电池性能也有显着的影响，继续寻找合适的电解液成分和配比，开发特殊环境下使用的功能电解液将极大推动锂硫电池实用化进程。还有就是要重视整个电池体系的系统研究，尤其是正负极间的相互作用，对锂硫电池而言，这是比较突出的一个问题。

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