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    鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源

    鋰硫電池存在什么緊要的問題?

    2021-04-26 ryder

    鋰硫電池存在的問題緊要有:


    第一、單質硫的電子導電性和離子導電性差,硫材料在室溫下的電導率極低(5.0×10-30Scm-1),反應的最終產物Li2S2和Li2S也是電子絕緣體,不利于電池的高倍率性能


    第二、為鋰硫電池的中間放電產物會溶解到有機電解液中,新增電解液的黏度,降低離子導電性。多硫離子能在正負極之間遷移,導致活性物質損失和電能的浪費。(Shuttle效應)。溶解的多硫化物會跨過隔膜擴散到負極,與負極反應,破壞了負極的固體電解質界面膜(SEI膜)。


    第三、鋰硫電池的最終放電產物Li2Sn(n=1~2)電子絕緣且不溶于電解液,沉積在導電骨架的表面;部分硫化鋰脫離導電骨架,無法通過可逆的充電過程反應變成硫或者是高階的多硫化物,造成了容量的極大衰減。


    第四、硫和硫化鋰的密度分別為2.07和1.66gcm-3,在充放電過程中有高達79%的體積膨脹/收縮,這種膨脹會導致正極形貌和結構的改變,導致硫與導電骨架的脫離,從而造成容量的衰減;這種體積效應在紐扣電池下不顯著,但在大型電池中體積效應會放大,會出現顯著的容量衰減,有可能導致電池的損壞,巨大的體積變化會破壞電極結構


    第五、鋰硫電池使用金屬鋰作為負極,除了金屬鋰自身的高活性,金屬鋰負極在充放電過程會發生體積變化,并容易形成枝晶。


    第六、鋰硫電池試驗室規模的研究開展較多,單位面積上硫載量一般都在3.0mgcm-2以下,開展高負載量極片的研究關于獲得高性能鋰硫電池具有緊要價值。

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