鉅大LARGE | 點擊量:2327次 | 2021年03月16日
鋰硫電池存在的問題有什么?
鋰硫電池存在的問題重要有:
第一、單質(zhì)硫的電子導(dǎo)電性和離子導(dǎo)電性差,硫材料在室溫下的電導(dǎo)率極低(5.0×10-30Scm-1),反應(yīng)的最終產(chǎn)物L(fēng)i2S2和Li2S也是電子絕緣體,不利于電池的高倍率性能
第二、為鋰硫電池的中間放電產(chǎn)物會溶解到有機電解液中,新增電解液的黏度,降低離子導(dǎo)電性。多硫離子能在正負(fù)極之間遷移,導(dǎo)致活性物質(zhì)損失和電能的浪費。(Shuttle效應(yīng))。溶解的多硫化物會跨越隔膜擴散到負(fù)極,與負(fù)極反應(yīng),破壞了負(fù)極的固體電解質(zhì)界面膜(SEI膜)。
第三、鋰硫電池的最終放電產(chǎn)物L(fēng)i2Sn(n=1~2)電子絕緣且不溶于電解液,沉積在導(dǎo)電骨架的表面;部分硫化鋰脫離導(dǎo)電骨架,無法通過可逆的充電過程反應(yīng)變成硫或者是高階的多硫化物,造成了容量的極大衰減。
第四、硫和硫化鋰的密度分別為2.07和1.66gcm-3,在充放電過程中有高達(dá)79%的體積膨脹/收縮,這種膨脹會導(dǎo)致正極形貌和結(jié)構(gòu)的改變,導(dǎo)致硫與導(dǎo)電骨架的脫離,從而造成容量的衰減;這種體積效應(yīng)在紐扣電池下不顯著,但在大型電池中體積效應(yīng)會放大,會出現(xiàn)顯著的容量衰減,有可能導(dǎo)致電池的損壞,巨大的體積變化會破壞電極結(jié)構(gòu)
第五、鋰硫電池使用金屬鋰作為負(fù)極,除了金屬鋰自身的高活性,金屬鋰負(fù)極在充放電過程會發(fā)生體積變化,并容易形成枝晶。
第六、鋰硫電池實驗室規(guī)模的研究開展較多,單位面積上硫載量一般都在3.0mgcm-2以下,開展高負(fù)載量極片的研究關(guān)于獲得高性能鋰硫電池具有重要價值。