锂硫电池存在的问题有哪些?

发布日期:
2020年5月23日

锂硫电池主要存在三个主要问题:1、锂多硫化合物溶于电解液;2、硫作为不导电的物质,导电性非常差,不利于电池的高倍率性能;3、硫在充放电过程中,体积的扩大缩小非常大,有可能导致电池损坏。

锂硫电池存在的问题主要有:

第一、单质硫的电子导电性和离子导电性差,硫材料在室温下的电导率极低(5.0×10-30S·cm-1),反应的最终产物Li2S2和Li2S也是电子绝缘体,不利于电池的高倍率性能

第二、为锂硫电池的中间放电产物会溶解到有机电解液中,增加电解液的黏度,降低离子导电性。多硫离子能在正负极之间迁移,导致活性物质损失和电能的浪费。(Shuttle效应)。溶解的多硫化物会跨越隔膜扩散到负极,与负极反应,破坏了负极的固体电解质界面膜(SEI膜)。

第三、锂硫电池的最终放电产物Li2Sn(n=1~2)电子绝缘且不溶于电解液,沉积在导电骨架的表面;部分硫化锂脱离导电骨架,无法通过可逆的充电过程反应变成硫或者是高阶的多硫化物,造成了容量的极大衰减。

第四、硫和硫化锂的密度分别为2.07和1.66g·cm-3,在充放电过程中有高达79%的体积膨胀/收缩,这种膨胀会导致正极形貌和结构的改变,导致硫与导电骨架的脱离,从而造成容量的衰减;这种体积效应在纽扣电池下不显著,但在大型电池中体积效应会放大,会产生显著的容量衰减,有可能导致电池的损坏,巨大的体积变化会破坏电极结构

第五、锂硫电池使用金属锂作为负极,除了金属锂自身的高活性,金属锂负极在充放电过程会发生体积变化,并容易形成枝晶。

第六、锂硫电池实验室规模的研究开展较多,单位面积上硫载量一般都在3.0mg·cm-2以下,开展高负载量极片的研究对于获得高性能锂硫电池具有重要价值。

锂硫电池是什么原理?

典型的锂硫电池一般采用单质硫作为正极,金属锂片作为负极,它的反应机理不同于锂离子电池的离子脱嵌机理,而是电化学机理。锂硫电池以硫为正极反应物质,以锂为负极。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物,正极和负极反应的电势差即为锂硫电池所提供的放……阅读全文 >>

锂硫电池的介绍

锂硫电池是锂电池的一种,截止2013年尚处于科研阶段。锂硫电池是以硫元素作为电池正极,金属锂作为负极的一种锂电池。单质硫在地球中储量丰富,具有价格低廉、环境友好等特点。利用硫作为正极材料的锂硫电池,其材料理论比容量和电池理论比能量较高,分别达到1675mAh/g和2600Wh/k……阅读全文 >>

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