日前，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)錢逸泰院士團(tuán)隊(duì)和王功名教授課題組發(fā)現(xiàn)鈷基化合物中陰離子的價(jià)電子的p能帶中心相對(duì)費(fèi)米能級(jí)的位置，是影響鋰硫電池界面電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的主要因素。

研究人員發(fā)現(xiàn)了正極材料的極化現(xiàn)象小，而且倍率性能也更好的鈷基化合物載硫材料，甚至在攝40度條件下，相比當(dāng)前已知的最高的功率密度提高近四倍。該研究成果日前發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)能源材料期刊《焦耳》雜志上。

據(jù)悉，國(guó)家《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃(2016-2030年)》提出，要突破高安全性、低成本、長(zhǎng)壽命的固態(tài)鋰電池技術(shù)，以及能量密度達(dá)到300Wh/kg的鋰硫電池技術(shù)、低溫化鈉硫儲(chǔ)能電池技術(shù)。業(yè)內(nèi)表示，鋰硫電池具有元素儲(chǔ)量豐富、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，是很有發(fā)展前景的新一代電池。

隨著鋰硫電池重要技術(shù)相繼獲得突破，以及新能源汽車推動(dòng)，鋰硫電池商業(yè)化進(jìn)程有望加速，率先布局相關(guān)技術(shù)的公司有望搶占市場(chǎng)先機(jī)。

鋰硫電池是鋰離子電池中的一種，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的一種鋰離子電池。比容量高達(dá)1675mAh/g，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于商業(yè)上廣泛應(yīng)用的鈷酸鋰電池的容量（<150mAh/g）。并且硫是一種對(duì)環(huán)境友好的元素，對(duì)環(huán)境基本沒有污染，是一種非常有前景的鋰離子電池。

鋰硫電池以硫?yàn)檎龢O反應(yīng)物質(zhì)，以鋰為負(fù)極。放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為鋰失去電子變?yōu)殇囯x子，正極反應(yīng)為硫與鋰離子及電子反應(yīng)生成硫化物，正極和負(fù)極反應(yīng)的電勢(shì)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(fù)極反應(yīng)逆向進(jìn)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(dāng)硫與鋰完全反應(yīng)生成硫化鋰（Li2S）時(shí)。相應(yīng)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(yīng)較復(fù)雜，截止2013年對(duì)硫電極在充電和放電反應(yīng)中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物還沒有明確的認(rèn)識(shí)。鋰負(fù)極與硫正極的充放電反應(yīng)如式（1-1）至式（1-4）所示，硫電極的放電過程主要包括兩個(gè)步驟，分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)放電平臺(tái)。式（1-2）對(duì)應(yīng)S8的環(huán)狀結(jié)構(gòu)變?yōu)镾n2-（3≤n≤7）離子的鏈狀結(jié)構(gòu)，并與Li+結(jié)合生成Li2Sn，該反應(yīng)在放電曲線上對(duì)應(yīng)2.4—2.1V附近的放電平臺(tái)。式（1-3）對(duì)應(yīng)Sn2-離子的鏈狀結(jié)構(gòu)變?yōu)镾2-和S22-并與Li+結(jié)合生成Li2S2和Li2S，該反應(yīng)對(duì)應(yīng)放電曲線中2.1—1.8V附近較長(zhǎng)的放電平臺(tái)，該平臺(tái)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(xué)反應(yīng)過程。他們認(rèn)為放電時(shí)位于2.5—2.05V電位區(qū)間對(duì)應(yīng)單質(zhì)硫還原生成可溶的多硫化物及多硫化物的進(jìn)一步還原，位于2.05—1.5V電位區(qū)間對(duì)應(yīng)可溶的多硫化物還原生成硫化鋰固態(tài)膜，它覆蓋在導(dǎo)電碳基體表面。充電時(shí)，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(yīng)在充電曲線中對(duì)應(yīng)2.5—2.4V附近的充電平臺(tái)。

本文摘自：電纜網(wǎng)