锂硫电池正极复合材料硫/多孔碳的制备与性能研究文献综述

 2021-09-25 20:37:05

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文 献 综 述

0引言

在社会发展的历程中，镍镉电池、铅酸电池的霸主地位被镍氢电池和锂电池所取代，高容量和可循环利用成为当时主流和研究热点，但是面对新能源革命的逐步发展,更需要的是高能量密度、环境友好、长循环寿命、低成本的电池。这样原来的二次电池（锂电池）难以适应目前社会的发展的需求 ，特别是在电子产品，例如笔记本电脑、数码相机、手机等产品的不断更新以及未来电动汽车的发展。原来的锂电池正极材料基本是金属氧化物和磷酸盐的无机盐材料(LiCoO2，LiMn2O4，LiFePO4，LiNiO2)，[1,2]由于该材料在充放电过程中会产生氧气更会降低电池容量，同时带来安全隐患，这无疑成为限制无机盐正极材料的瓶颈。因此，寻找适合目前发展需求的电池材料成为当务之急。而曾经一度陷入低谷的锂硫电池有进入人们的视野，成为了符合时代要求的新一代电池。在以硫为正极的锂硫电池在理论上要比原来的正极材料要高。因为每个硫原子可以接受两个电子，所以它的容量可以达到1675mAh/g，这个数值比传统的阴极材料的储能值高出一个数量级（即LiCoO2，LiMn2O4与LiFePO4），能量密度为2.6Kwh/Kg。[1]并且硫具有价格低廉。资源丰富、环境友好等优点，所以锂硫电池成为了引起下一代能源革命的主力军。

1．锂硫电池的反应机理。[1,2,3,4]

在Li-S电池中的结构就是由硫或者硫的化合物作为正极、锂或者储锂材料作为负极、隔膜和电解质组成。在放电过程中，金属Li被氧化，失去电子生成Li ；在阴极发生的多电子转移反应，S8 16Li 16e-=8Li2S（还有一系列的中间产物Li2Sn，最终生成Li2S）。充放电反应方程式为：

阳极反应：12Li鈫?/m:t>Li e-'>

阴极反应：<v:shape style="WIDTH: 70.5pt; HEIGHT: 15.75pt" id="_x0000_i1028" type="#_x0000_t75" equationxml='12S8 2e-鈫?/m:t>S82-'>

<v:shape style="WIDTH: 87.75pt; HEIGHT: 15.75pt" id="_x0000_i1030" type="#_x0000_t75" equationxml='123S82- 2e-鈫?t="瀹嬩綋" w:h-ansi="Cambria Math"/>si="Cambria Math"/>S62-'>

<v:shape style="WIDTH: 87.75pt; HEIGHT: 15.75pt" id="_x0000_i1032" type="#_x0000_t75" equationxml='122S62- 2e-鈫?t="瀹嬩綋" w:h-ansi="Cambria Math"/>si="Cambria Math"/>S42-'>

<v:shape style="WIDTH: 82.5pt; HEIGHT: 15.75pt" id="_x0000_i1034" type="#_x0000_t75" equationxml='12S42- 2e-鈫?S22-'>

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