鋰硫電池是以硫元素作為電池正極，金屬鋰作為負(fù)極的一種鋰電池，其理論比能量高達(dá) 2600Wh／kg，遠(yuǎn)高于目前商業(yè)化的鋰離子電池，是破解新能源汽車(chē)“里程焦慮”備選項(xiàng)之一。但鋰硫電池固有的缺陷也阻礙了其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程：一方面，由于硫單質(zhì)及還原產(chǎn)物多硫化合物（Li2S／Li2S2）的導(dǎo)電率低，導(dǎo)致鋰硫電池中活性物質(zhì)利用率低，倍率性能差；另一方面，在充放電過(guò)程中產(chǎn)生的可溶性多硫化合物，會(huì)導(dǎo)致“穿梭效應(yīng)”的出現(xiàn)。這些問(wèn)題通常導(dǎo)致硫的利用率低、循環(huán)壽命差，甚至?xí)绊懸幌盗邪踩珕?wèn)題。

實(shí)際上，鋰硫電池具有能量密度高、理論容量大、單質(zhì)硫資源豐富且無(wú)污染等特點(diǎn)，我國(guó)也一直在進(jìn)行著鋰硫電池技術(shù)的研發(fā)，部分研發(fā)團(tuán)隊(duì)甚至已經(jīng)取得了明顯的成效，輕型便攜式鋰硫電池已經(jīng)開(kāi)始生產(chǎn)。在此，電池中國(guó)網(wǎng)特意梳理了2018年我國(guó)鋰硫電池技術(shù)研發(fā)的相關(guān)進(jìn)展，以供參考。

大連化物所研制出能量密度609Wh／kg鋰硫電池

2018年年初，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員陳劍帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)研制出能量密度達(dá)到609Wh／kg的新型鋰硫電池。該電池也展示出了優(yōu)異的環(huán)境適應(yīng)性：在－20℃的環(huán)境中，放電比能量達(dá)到400Wh／kg；在－60℃的極寒環(huán)境中仍可工作，表現(xiàn)出了顯著優(yōu)于鋰離子電池的低溫性能。此外，新研制的功率型鋰硫二次電池的持續(xù)放電倍率大于4C，瞬間脈沖放電可達(dá)10C。據(jù)悉，該團(tuán)隊(duì)所研制的電池已通過(guò)了采用國(guó)軍標(biāo)的第三方安全性能測(cè)試，安全性滿(mǎn)足使用要求。

該研究證明了鋰硫電池在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域應(yīng)用的可能性，不過(guò)在實(shí)現(xiàn)其實(shí)際應(yīng)用之前，仍需進(jìn)一步攻克電池循環(huán)性能差的瓶頸問(wèn)題。

同年11月，我國(guó)第一架由鋰硫電池驅(qū)動(dòng)的大翼展無(wú)人機(jī)首飛成功。該無(wú)人機(jī)采用的鋰硫電池系統(tǒng)，正是由中科院大連化物所陳劍團(tuán)隊(duì)研發(fā)。在飛行中，鋰硫電池系統(tǒng)為無(wú)人機(jī)提供了強(qiáng)勁動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人機(jī)長(zhǎng)滯空連續(xù)飛行，獲得了肯定與好評(píng)，標(biāo)志著鋰硫電池在實(shí)用化的道路上邁出了重要一步。

福建物構(gòu)所在解決多硫化物穿梭效應(yīng)上取得積極進(jìn)展

2018年2月，中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所與大連理工大學(xué)合作，選用含有硼酸和氰基的有機(jī)配體，通過(guò)自聚法構(gòu)筑了含有三嗪環(huán)和硼氧六環(huán)兩種功能基元的二元共價(jià)有機(jī)框架（COF）。該研究不僅解決了多種配體通過(guò)傳統(tǒng)的正交法構(gòu)筑二元COF面臨的產(chǎn)物分離純化難的問(wèn)題，而且使用該COF作為硫的主體，利用其結(jié)構(gòu)規(guī)整、孔道均一和活性位點(diǎn)豐富等特點(diǎn)，為研究主體材料和多硫化物的化學(xué)吸附機(jī)制提供了理想模型。通過(guò)電化學(xué)實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算，研發(fā)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)三嗪環(huán)表現(xiàn)出強(qiáng)的親鋰性能，而硼氧六環(huán)表現(xiàn)出高的親硫性能，這種雙親性作用使TB－COF表現(xiàn)出優(yōu)良的多硫化物吸附能力，有效解決了多硫化物的穿梭效應(yīng)，大幅度提高了鋰硫電池的循環(huán)穩(wěn)定性能。相關(guān)研究成果發(fā)表在《Energy Storage Materials》上。