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未来新能源电动车理想动力电池——锂硫电池的发展与挑战

时间:2023-06-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:同时,锂硫电池也因硫单质的储量大、价格低廉、对环境友好等优点而成为近年来研究热点之一,被认为是未来新能源电动车的动力电池的理想选择。尽管锂硫电池优点很多,但离其实用化却还有一段距离。由于硫的电导率低,在硫电极的制作过程中必须添加大量的导电剂。研究表明,直接简单混合硫和大量碳制成的硫电极的比容量和库仑效率均较低。

未来新能源电动车理想动力电池——锂硫电池的发展与挑战

锂硫电池的充放电过程不同于传统的摇椅式锂离子电池,会发生一系列的电化学反应,反应机理非常复杂,其理论比容量、比能量也远高于传统锂离子电池,分别为1 675 mAh/g,2 600 Wh/kg,被认为是最具潜力的先进高能量储能装置之一。同时,锂硫电池也因硫单质的储量大、价格低廉、对环境友好等优点而成为近年来研究热点之一,被认为是未来新能源电动车的动力电池的理想选择。

尽管锂硫电池优点很多,但离其实用化却还有一段距离。其中存在的主要问题之一是硫及其还原产物(二硫化锂或硫化锂)的电导率较低。由于硫的电导率低,在硫电极的制作过程中必须添加大量的导电剂。最常用的就是导电碳材料,而碳材料的低振实密度必然会影响锂硫电池的能量密度。研究表明,直接简单混合硫和大量碳制成的硫电极的比容量和库仑效率均较低。采用多种合成方法制备的S/C 复合材料的电化学性能要好得多,但大多数合成方法的步骤较烦琐或操作较复杂。本章提出了一种较简便的方法,即溶剂转化法,合成了均匀的硫碳复合物。其原理如下:利用硫在不同溶剂中的溶解度不同,将硫溶解度较高的溶液和碳溶胶(硫在该溶剂中的溶解度较低)混合时,由于溶解度变小,硫会析出,同时碳也会与硫一起沉降下来,这样即可得到硫碳复合物。(www.xing528.com)

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