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鋰硫電池屬于鋰離子電池嗎_鋰離子電池和鋰硫電池有什么區(qū)別

鉅大LARGE  |  點擊量:3105次  |  2020年02月12日  

鋰硫電池是鋰電池的一種,目前還沒有完全實現(xiàn)實用化過程。鋰硫電池是以硫元素作為電池正極,金屬鋰作為負極的一種鋰電池,許多特性比現(xiàn)在廣泛使用的鋰電池要好,但因為實用化難度大,目前應用的很少。


鋰硫電池介紹

鋰硫電池是鋰電池的一種,截止2013年尚處于科研階段。鋰硫電池是以硫元素作為電池正極,金屬鋰作為負極的一種鋰電池。比容量高達1675mAh/g,遠遠高于商業(yè)上廣泛應用的鈷酸鋰電池的容量(《150mAh/g)。并且硫是一種對環(huán)境友好的元素,對環(huán)境基本沒有污染,是一種非常有前景的鋰電池。



中文名:鋰硫電池


比容量:高達1675mAh/g


電池正極:硫元素


電池負極:金屬鋰


鋰硫電池以硫為正極反應物質(zhì),以鋰為負極。放電時負極反應為鋰失去電子變?yōu)殇囯x子,正極反應為硫與鋰離子及電子反應生成硫化物,正極和負極反應的電勢差即為鋰硫電池所提供的放電電壓。在外加電壓作用下,鋰硫電池的正極和負極反應逆向進行,即為充電過程。根據(jù)單位質(zhì)量的單質(zhì)硫完全變?yōu)镾2-所能提供的電量可得出硫的理論放電質(zhì)量比容量為1675mAh/g,同理可得出單質(zhì)鋰的理論放電質(zhì)量比容量為3860mAh/g。鋰硫電池的理論放電電壓為2.287V,當硫與鋰完全反應生成硫化鋰(Li2S)時。相應鋰硫電池的理論放電質(zhì)量比能量為2600Wh/kg。


硫電極的充電和放電反應較復雜,截止2013年對硫電極在充電和放電反應中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物還沒有明確的認識。鋰負極與硫正極的充放電反應如式(1-1)至式(1-4)所示,硫電極的放電過程主要包括兩個步驟,分別對應兩個放電平臺。式(1-2)對應S8的環(huán)狀結構變?yōu)镾n2-(3≤n≤7)離子的鏈狀結構,并與Li+結合生成Li2Sn,該反應在放電曲線上對應2.42.1V附近的放電平臺。式(1-3)對應Sn2-離子的鏈狀結構變?yōu)镾2-和S22-并與Li+結合生成Li2S2和Li2S,該反應對應放電曲線中2.11.8V附近較長的放電平臺,該平臺是鋰硫電池的主要放電區(qū)域。YuanLixia等人研究了鋰硫電池中硫正極的電化學反應過程。他們認為放電時位于2.52.05V電位區(qū)間對應單質(zhì)硫還原生成可溶的多硫化物及多硫化物的進一步還原,位于2.051.5V電位區(qū)間對應可溶的多硫化物還原生成硫化鋰固態(tài)膜,它覆蓋在導電碳基體表面。充電時,硫電極中Li2S和Li2S2被氧化S8和Sm2-(6≤m≤7),并不能完全氧化成S8,該充電反應在充電曲線中對應2.52.4V附近的充電平臺。


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