時間:2022-11-03 15:13:14來源:OFweek鋰電網
近日,媒體紛紛宣傳鋰硫電池獲得新突破,可令電動汽車續航達到1000公里。那么,什么是鋰硫電池,它與當前主流的鋰離子電池有什么異同?
鋰硫電池是鋰電池的一種,是以硫元素作為電池正極,金屬鋰作為負極的一種鋰電池。單質硫在地球中儲量豐富,具有價格低廉、環境友好等特點。利用硫作為正極材料的鋰硫電池,其材料理論比容量和電池理論比能量較高,分別達到 1675m Ah/g 和 2600Wh/kg ,遠遠高于商業上廣泛應用的鈷酸鋰電池的容量。并且硫是一種對環境友好的元素,對環境基本沒有污染,是一種非常有前景的鋰電池。
對比而言,鋰硫電池的能量密度可超500Wh/kg,明顯優于鋰離子電池的極限能量密度300Wh/kg。
鋰硫電池一般采用單質硫作為正極,金屬鋰片作為負極,它的反應機理不同于鋰離子電池的離子脫嵌機理,而是電化學機理。
鋰硫電池以硫為正極反應物質,以鋰為負極。放電時負極反應為鋰失去電子變為鋰離子,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。
根據單位質量的單質硫完全變為S2-所能提供的電量可得出硫的理論放電質量比容量為1675 mAh/g,同理可得出單質鋰的理論放電質量比容量為3860 mAh/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量比能量為2600 Wh/kg。
鋰硫電池主要存在三個主要問題:1、鋰多硫化合物溶于電解液;2、硫作為不導電的物質,導電性非常差,不利于電池的高倍率性能;3、硫在充放電過程中,體積的擴大縮小非常大,有可能導致電池損壞。
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