能源與環(huán)保問題已經(jīng)成為了21世紀(jì)人類必須解決的重大課題之一。到今年已經(jīng)有著135年歷史的汽車行業(yè)在最近幾年中,新能源汽車異軍突起,中國也有望借著新能源汽車的東風(fēng)使其在汽車行業(yè)彎道超車。但是由于目前電動汽車的續(xù)航能力比起燃油汽車相差甚遠以及目前常報道出電動汽車自燃等安全性問題,使得消費者一直無法完全認可電動汽車。電動汽車中的核心部件為電池,而目前最常用的電池為鋰離子電池?zé)o法滿足目前電動汽車對續(xù)航能力的高要求,也逐漸無法滿足高功耗的便攜式電子設(shè)備的要求。擁有較高比容量的Li-S電池體系和固態(tài)電解質(zhì)所組成的固態(tài)Li-S電池可以同時解決上述所提到的問題,固態(tài)電解質(zhì)替代掉了液態(tài)的電解液,Li-S電池中最常見的“穿梭效應(yīng)”得到了很好的抑制。固態(tài)Li-S電池由于使用了固態(tài)電解質(zhì),相比于目前使用易燃有機溶劑作為電解液的商用鋰離子電池,固態(tài)Li-S電池的安全性得到了很大的提升。高容量、安全使得全固態(tài)Li-S電池被認為是未來二次電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向之一。關(guān)于Li-S電池的研究,主要在于硫碳復(fù)合材料,固體電解質(zhì),制造高效的電極,電池配置,以及Li-S電池的衰減機制。本課題將基于制造高效的電極以及制備以聚合物硫... 

【文章來源】：華僑大學(xué)福建省

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

通過能斯特方程計算的不同電池體系的能量密度[4]

13圖1.2Li-S電池距離距離商用的差距[12]1.2.2鋰硫電池的工作原理Li-S電池和目前常見的磷酸鐵鋰、鋰鈷氧等電池的嵌脫鋰的機理不同，Li-S電池的充放電行為是基于轉(zhuǎn)化反應(yīng)發(fā)生的。Li-S電池由硫或含硫化合物作為正極，金屬鋰作為負極，通過-S-S-鍵的斷裂/生成來實現(xiàn)電能與化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)換，充放電示意圖見圖1.3。由于作為正極的硫在電池裝配完成后屬于還原態(tài)，所以電池測試采用的先放電再充電的測試方法。在放電階段時，負極的鋰被氧化生成鋰離子并提供電子，發(fā)生的是2Li+→2Li++2e-。生成的鋰離子通過電解液遷移至正極的硫處，在鋰被氧化的過程中產(chǎn)生的電子通過外電路轉(zhuǎn)移至正極；正極的硫得到電子被還原并與鋰離子反應(yīng)生成硫化鋰；發(fā)生的反應(yīng)為S+2Li++2e-→Li2S。在充電過程中，則該反應(yīng)逆向進行，Li-S電池的總反應(yīng)可以用：2Li+S→Li2S。圖1.3Li-S電池的充放電機制示意圖[13]

13圖1.2Li-S電池距離距離商用的差距[12]1.2.2鋰硫電池的工作原理Li-S電池和目前常見的磷酸鐵鋰、鋰鈷氧等電池的嵌脫鋰的機理不同，Li-S電池的充放電行為是基于轉(zhuǎn)化反應(yīng)發(fā)生的。Li-S電池由硫或含硫化合物作為正極，金屬鋰作為負極，通過-S-S-鍵的斷裂/生成來實現(xiàn)電能與化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)換，充放電示意圖見圖1.3。由于作為正極的硫在電池裝配完成后屬于還原態(tài)，所以電池測試采用的先放電再充電的測試方法。在放電階段時，負極的鋰被氧化生成鋰離子并提供電子，發(fā)生的是2Li+→2Li++2e-。生成的鋰離子通過電解液遷移至正極的硫處，在鋰被氧化的過程中產(chǎn)生的電子通過外電路轉(zhuǎn)移至正極；正極的硫得到電子被還原并與鋰離子反應(yīng)生成硫化鋰；發(fā)生的反應(yīng)為S+2Li++2e-→Li2S。在充電過程中，則該反應(yīng)逆向進行，Li-S電池的總反應(yīng)可以用：2Li+S→Li2S。圖1.3Li-S電池的充放電機制示意圖[13]

【參考文獻】：
期刊論文
[1]鋰離子電池基礎(chǔ)科學(xué)問題（X）——全固態(tài)鋰離子電池[J]. 張舒,王少飛,凌仕剛,高健,吳嬌楊,肖睿娟,李泓,陳立泉.  儲能科學(xué)與技術(shù). 2014(04)



本文編號：3372711