铜锌锡硫纳米片材料在锂硫电池中的应用文献综述

 2022-01-06 20:48:50

全文总字数:6693字

文献综述

1.锂硫电池在众多储能器件中,以硫材料作为正极材料的锂硫电池是非常具有应用潜力的储能器件。

不同于锂离子电池的离子嵌入-脱出反应,锂硫电池的储能机制基于锂负极上的金属电镀和剥离反应以及硫正极上的转化反应[1],这些反应的非拓扑性质使得锂硫电池拥有更高的理论比容量(1675 mAh/g)和能量密度(2500 Wh/kg)[2]。

图一、左图是传统锂离子工作原理,右图是锂硫电池工作原理锂硫电池的内部结构与锂离子电池类似,主要由金属锂负极、隔膜、电解液、碳硫复合正极、集流体、外壳构成。

但其工作原理与锂离子电池截然不同,充电时,Li2S电解生成长链多硫化锂(Sn,n=2~8),Li 迁移至负极沉积为金属锂;放电时,Li 由负极向正极迁移,电子则通过外电路到达正极,长链多硫化锂的S-S键断裂形成硫化锂。

伴随着S-S键的断裂和生成,电能和化学能相互转换[3,4]。

此外,单质硫储存量丰富,价格低廉,环境友好。

因此,锂硫电池是目前高能量密度二次电池领域中极具发展潜力的电池体系。

但是锂硫电池目前仍有许多问题悬而未决,锂硫二次电池也存在一系列问题。

首先,室温下硫及其放电产物的导电性差(电导率为510-30 S/cm),导致活性物质利用率低[5]。

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