有关未来锂硫电池技术的发展前景分析

什么是锂硫电池?在生活中，你可能接触过各种各样的电子产品，那么你可能并不知道它的一些组成部分，比如它可能含有的锂硫电池，那么接下来让小编带领大家一起学习锂硫电池。

作为一种高效的储能系统，从各种电子产品到电动汽车，再到电网规模化能量存储的扩展应用，锂电池正在越来越多地参与到能源生态演变这一重要进程中。过去几十年锂离子电池(LIBs)一直占据着主导地位，然而它的高成本和越来越接近理论极限的现状以及在我国的十三五规划中，提到的在2020年时将电池的容量提升到500Wh/kg，这些市场形势和政策走向，使得学术界和工业界都在寻求超越锂离子嵌入的新型化学储能电池，以满足不断增长的能源需求。按照目前的进度来看，基于全新能量转化机制的锂硫(Li-S)电池摘得头筹的可能性比较大。

锂离子电池是以硫为正极材料，以锂金属为负极材料的电池。作为阴极材料的硫的理论容量密度约为1670mAh/g，是锂离子电池常用三元材料的6倍以上。另一方面，作为正极材料的金属锂的理论容量密度为3861mAh/g，是锂离子电池常用正极材料碳(372mAh/g)的10倍左右。其能量密度预计将远远高于目前的锂离子电池。

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。利用硫作为正极材料，是因为其材料理论比容量和电池理论比能量分别高达1675mAh/g和2600Wh/kg，远高于商业上广泛应用的钴酸锂电池(《150mAh/g)。更重要的一点是，封闭的Li-S系统与LIB类似，在电池制造方面，从LIB到Li-S电池的转换更简单有效，从而使其比开放锂-空气系统更具商业可行性。锂硫电池的最新进展正在开始使其商业化成为可能。

硫单质在常温下是菱形硫，是以S8环状分子形式存在的黄色固体。锂硫电池的高能量密度和高比容量源于S8分子中S-S键的断裂和重新键合。目前研究的锂硫电池正极材料大多是将硫与多孔碳材料、碳纳米管、石墨烯、金属氧化物、导电聚合物等复合所得，负极材料采用锂片。锂硫电池的电化学反应原理：S8 + 16Li2 → 8Li2S。

在此之前，硫化物和氧化物作为固体电解质被广泛研究。尽管有许多类型的离子电导率可以用于电池，但并没有很多类型的离子电导率具有电池运行所需的稳定性。络合氢化物是指由金属阳离子M(Li+、Na+、Mg2+等)和络合阴离子M'hn((BH4)-、(NH2)-、(AlH4)-、(AlH6)3-等组成的物质。在150℃时，热分解并不容易。组成元件可由轻元素构成，只需在室温下在单轴轴上加压即可出现良好的电解液。但离子电导率低，操作温度高。

放电过程中，锂金属阳极(负极)氧化形成锂离子和电子，锂离子通过电解质向阴极运动，电子通过外部电路导线到达阴极(正极)。在正极处，硫与锂离子以及电子进行还原反应形成硫化锂。充电过程与之相反。

相信通过阅读上面的内容，大家对锂硫电池有了初步的了解，同时也希望大家在学习过程中，做好总结，这样才能不断提升自己的设计水平。