鋰硫電池的性能受電解液的影響嗎

來源：香蕉视频在线免费看電氣  日期：2019-08-12 10:44  瀏覽量：次

　　鋰硫電池的性能受電解液的影響嗎？電解液是鋰硫電池的重要組成部分,鋰硫電池充放電時產生的多硫化鋰易溶於電解液，導致活性物質減少，電池的循環性能變差，容量衰減。鋰硫電池電解質鹽要具備化學、電化學穩定性和較高的電導率，而電解液溶劑要具備較小的粘度以減小反應電阻，並具有較強抑製多硫化物溶解的能力阻止活性物質的損失，提高電池的循環性能。

　　鋰硫電池的性能受電解液的影響嗎？

　　目前，鋰硫電池的使用越來越廣泛了，但是有時候它的循環穩定性卻不盡如人意，科學家們通過對其電解液的成分開展研究後終於找到了這個問題的答案。

　　為了確定電解液對鋰硫電池的影響，研究團隊利用LiTFSI和LiFSI做相關實驗，LiTFSI和LiFSI是非常相似的兩種電解液，僅僅是LiFSI比LiTFSI含有更少的碳和氟。他們利用環境分子實驗室裏的設備不斷地測試電池充放電的能量，最後對電極做了調查分析。

　　他們發現用LiTFSI做電解液的鋰硫電池當中，鋰原子被硫原子束縛，在電極表麵形成硫化鋰(LiSx)。而用LiFSI做電解液時,則形成硫酸鋰(LiSOx)。通過計算兩種鋰的化合物的結合緊密度,他們發現鋰硫化物容易破裂釋放鋰。然而,硫酸鋰是很難分開的，因此硫酸鋰當中的氧元素是罪魁禍首。

　　對於鋰硫電池這樣一個液相電化學體係而言，除了電解液的種類以外，電解液的量也會對電池性能產生重要影響。

　　尤其是硫正極與電解液的比例，這是由於一方麵降低電解液與正極的質量比，可以弱化可溶性多硫離子的不利影響，但另一方麵會提高多硫離子溶液的粘度，從而導致電導率等性質的下降，最佳的電解液與正極質量比是可溶性多硫離子恰好可以自由遷移出正極區，此時在首圈放電過程剛好出現電壓滯後現象。

　　鋰硫電池的介紹

　　鋰硫電池的理論比能量為2600WH/KG，被認為是繼鋰離子電池後最接近商業化的高比能量二次電池體係。基於鋰硫電池的液態反應類型，一方麵，多硫離子的溶解不可避免且對鋰硫電池十分必要，但另一方麵，活性物質利用率低和循環性能差是製約鋰硫電池發展的關鍵因素，這些都與所用電解液的組成等密切相關，從電解液的角度改善高比能量鋰硫電池的性能顯然更為有效。

　　盡管與鋰空氣電池相比，鋰硫電池的能量密度略低，但是使用過程中不受空氣中水、二氧化碳和其他活性組分的影響，生產工藝也與鋰離子電池相近，因此具有更大的研發價值。

　　更為重要的是，鋰硫電池的正極活性物質（單質硫）價格低廉、來源廣泛、環境友好，成為繼鋰離子電池之後最具發展潛力的儲能體係之一。目前，美國、日本及歐洲的許多發達國家政府都在大力支持鋰硫電池的技術開發。

　　鋰硫電池電解液在電池內部的作用

　　1.在電極之間傳導Li＋形成內電路；

　　2.在正極界麵附近溶解和傳輸中間產物多硫化鋰。由於多硫化鋰在電解液中的溶解易造成飛梭效應以及金屬鋰的腐蝕，鋰硫電池電解液除了要求對Ｌｉ＋具有很好的傳導性外，還需能夠抑製硫的溶解擴散。

　　據研究發現：大體積陽離子的鋰硫電池電解液，並證實其能夠有效提高多硫化物穩定性，延長鋰硫電池的循環壽命。鋰硫電池具有能量密度高、成本低、環境友好的優勢，是國際儲能領域的研究熱點之一。