鋰硫電池的性能會(huì)受電解液的影響嗎？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-12-15 20:39
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鋰硫電池的性能是否受到電解液的影響?電解液是鋰硫電池的重要組成部分。鋰硫電池在充放電過程中產(chǎn)生的硫化鋰易溶于電解液，導(dǎo)致活性物質(zhì)減少，電池循環(huán)性能差，容量衰減。鋰硫電池電解質(zhì)鹽應(yīng)該有化學(xué)、電化學(xué)穩(wěn)定性和高導(dǎo)電性,而電解質(zhì)溶劑應(yīng)該有一個(gè)小粘度降低反應(yīng)電阻,并且擁有一種強(qiáng)烈的抑制多硫化合物的溶解能力,防止活性物質(zhì)的損失,從而提高電池的循環(huán)性能。
鋰硫電池的性能是否受到電解液的影響?
鋰硫電池。JPG
鋰硫電池的使用越來越多，但有時(shí)其循環(huán)穩(wěn)定性并不理想。
為了確定電解質(zhì)對(duì)鋰硫電池的影響，研究小組使用了LiTFSI和LiFSI這兩種非常相似的電解質(zhì)，除了LiFSI比LiTFSI含有更少的碳和氟。他們利用環(huán)境分子實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備對(duì)電池的充放電能量進(jìn)行了連續(xù)測(cè)試，最后對(duì)電極進(jìn)行了研究和分析。
他們發(fā)現(xiàn)，在使用LiTFSI作為電解液的鋰硫電池中，鋰原子與硫原子結(jié)合，在電極表面形成鋰硫(LiSx)。當(dāng)LiFSI作為電解質(zhì)時(shí)，就會(huì)形成硫酸鋰(LiSOx)。通過計(jì)算這兩種鋰化合物結(jié)合的緊密程度，他們發(fā)現(xiàn)硫化鋰更容易斷裂并釋放鋰。然而，硫酸鋰是很難分離的，所以硫酸鋰中的氧是罪魁禍?zhǔn)住?/div>
對(duì)于鋰硫電池這樣的液相電化學(xué)系統(tǒng)，除了電解質(zhì)的種類外，電解質(zhì)的量也會(huì)對(duì)電池的性能產(chǎn)生重要的影響。
特別是硫正極和電解液,這是由于減少的比例電解質(zhì)和陽極質(zhì)量比一方面可以削弱的負(fù)面影響更多的可溶性硫離子,但另一方面將提高更多的硫離子溶液中的粘度,導(dǎo)致電導(dǎo)率的降低和其他屬性,最好的電解質(zhì)和陽極質(zhì)量比可溶性硫離子可以自由積極的區(qū)域,就在此時(shí)，在第一次放電過程中出現(xiàn)了電壓滯后現(xiàn)象。
鋰硫電池簡(jiǎn)介
鋰硫電池的理論比能為2600WH/KG，被認(rèn)為是繼鋰離子電池之后最具商業(yè)價(jià)值的高比能二次電池系統(tǒng)?；谝簯B(tài)鋰硫電池反應(yīng)類型,一方面,更多的硫離子溶解不可避免和鋰硫電池非常必要,但另一方面,活性物質(zhì)的利用率和循環(huán)性能越低的區(qū)別是一個(gè)關(guān)鍵因素限制了鋰硫電池的發(fā)展,這些都是與所使用的電解液的成分密切相關(guān),從電解液的角度來改善高能鋰硫電池的性能明顯更有效。
盡管鋰硫電池的能量密度略低于鋰空氣電池,他們不受水的影響,空氣中二氧化碳和其他活性成分在使用過程中,和生產(chǎn)過程類似于鋰離子電池,所以他們有更大的研究和開發(fā)價(jià)值。
更重要的是，鋰硫電池的正活性物質(zhì)(單質(zhì)硫)價(jià)格低廉、來源廣泛、環(huán)保，是繼鋰離子電池之后最有前途的儲(chǔ)能系統(tǒng)之一。目前，美國(guó)、日本和歐洲許多發(fā)達(dá)國(guó)家都大力支持鋰硫電池技術(shù)的發(fā)展。
鋰硫電池電解液在電池內(nèi)部的作用
1. 在電極之間導(dǎo)電Li+形成內(nèi)部電路;
2. 在正極界面附近溶解和轉(zhuǎn)移中間多硫化鋰。由于多硫化鋰在電解液中的溶解容易引起梭形效應(yīng)和金屬鋰的腐蝕，因此要求硫電池電解液對(duì)鋰離子具有良好的導(dǎo)電性，并抑制硫的溶解和擴(kuò)散。
根據(jù)研究結(jié)果:大容量陽離子型鋰硫電池電解液，證明它能有效提高多硫化物的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)鋰硫電池的循環(huán)壽命。鋰硫電池具有能量密度高、成本低、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。
