隨著傳統(tǒng)化石燃料的使用所帶來的環(huán)境與氣候問題越來越嚴(yán)重,發(fā)展風(fēng)能、太陽能等新一代可再生清潔能源的重要性日益凸顯。傳統(tǒng)的鋰離子電池雖然在便攜式設(shè)備中占據(jù)了重要作用,但無法滿足新一代儲(chǔ)能系統(tǒng)所需的高能量密度等要求。以硫?yàn)榛钚圆牧?金屬鋰為負(fù)極的鋰硫電池,因具有超高的理論比容量(1675 mAh g^-1)與能量密度(2600 Wh kg^-1),被視為最具有潛力的新一代儲(chǔ)能系統(tǒng)之一。此外硫還具有來源豐富,價(jià)格低廉和對(duì)環(huán)境無毒等特點(diǎn)。雖然鋰硫電池具有很大的優(yōu)勢(shì),但仍然有很多問題阻礙著鋰硫電池的進(jìn)一步發(fā)展,如硫和Li₂S本身固有的絕緣性質(zhì)導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)過程緩慢,充放電產(chǎn)物多硫化物的溶解性導(dǎo)致的“穿梭效應(yīng)”,以及金屬鋰負(fù)極的使用帶來的安全性問題等,其中,導(dǎo)致電池性能不好的原因主要是多硫化物的溶解。為了克服上述問題,人們?cè)O(shè)計(jì)了很多不同種類的材料來作為硫的載體,如碳材料、導(dǎo)電聚合物、金屬氧化物/硫化物、金屬有機(jī)框架等。這些載體材料不僅能夠提供很多的離子/電子傳輸通道,增強(qiáng)電極的導(dǎo)電性,提升硫的利用率,還可以對(duì)多硫化物進(jìn)行物理/化學(xué)吸附,有效... 

【文章來源】：西南大學(xué)重慶市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

（a）常見的一些電池實(shí)際比能量，預(yù)計(jì)行駛距離和造價(jià)示意圖

圖 1.3 鋰離子電池以及鋰硫電池的結(jié)構(gòu)和工作原理對(duì)比圖[3]。電過程中正負(fù)極上發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)過程大致可以用以下方程式表示：負(fù)極 16Li → 16Li++ 16e-；正極 S8+ 16Li++ 16e-→ Li2S；Ⅰ S8+ 2e-→ S82-3S82-+ 2e-→ 4S62-Ⅱ 2S62-+ 2e-→ 3S42-Ⅲ S42-+ 2e-+ 4Li+→ Li2S2Li2S2+ 2e-+ 2Li+→ Li2S：陽極 16Li++ 16e-→ 16Li；陰極 8Li2S → S8+ 16Li++ 16e-；應(yīng)式為 S + 2Li → Li2S。

圖 1.4 典型的鋰硫電池充放電曲線[14]。示了基于醚類電解液的鋰硫電池的典型充放電曲線。曲平臺(tái)，分別位于 2.1 V 和 2.4 V 處：放電的第一階段為8被還原為長(zhǎng)鏈多硫化物的過程（S8→ Li2S8→ Li2S先 S8得到電子被還原成 Li2S6，曲線在 2.4 V 處出現(xiàn)第步還原為 Li2S4，這一階段的容量貢獻(xiàn)約為 418 mAh區(qū)域，隨著放電過程的進(jìn)行，大約在2.1V處會(huì)出現(xiàn)第二 Li2S4進(jìn)一步被還原為 Li2S 的過程（Li2S4→ Li2S），整體的理論容量貢獻(xiàn)高達(dá) 1255mAhg-1。需要特別提出存在形式其實(shí)不止本節(jié)中提到的幾種，反應(yīng)的過程中還等，但由于對(duì)多硫化物的捕捉和表針比較困難，所以目并不完善，上述介紹的只是目前普遍為人們所接受的存在的挑戰(zhàn)眾多的優(yōu)勢(shì)有望代替?zhèn)鹘y(tǒng)二次電池作為未來新能源系


本文編號(hào)：3451629