鋰硫電池發(fā)展所面臨的問題有哪些
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2020-01-26 14:53
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鋰硫電池也有不少痛點(diǎn)，首當(dāng)其間的便是電極循環(huán)功能差。硫電極放電的時(shí)候不是直接生成硫化鋰，而是逐步被復(fù)原，隨同多硫化鋰中間產(chǎn)品的生成;多硫化鋰會(huì)溶解在電解液中，發(fā)生溶解丟失。溶解的多硫化鋰一方面會(huì)分散到負(fù)極復(fù)原、再在正極氧化，發(fā)生絡(luò)繹效應(yīng)，導(dǎo)致低庫(kù)倫功率和高自放電;另一方面，溶解的多硫化鋰在充電進(jìn)程中還會(huì)在正極外表優(yōu)先堆積，導(dǎo)致電極因外表孔阻塞而失活，因而，電極循環(huán)功能很差。
現(xiàn)在，科研界的辦法，是用多孔碳資料去阻擋、去吸附多硫離子，削減它的溶解丟失。這種戰(zhàn)略在學(xué)術(shù)上看似很有效，但實(shí)踐作用十分有限。兩者的主要區(qū)別在于實(shí)驗(yàn)室的研討工作都是根據(jù)很小的扣式電池，電極很薄、硫負(fù)載量不高，總的硫量大約在幾個(gè)毫克級(jí);而實(shí)踐電池的硫含量較大(克級(jí))，且電極很厚、單位硫載量很高。
鋰硫電池的第二個(gè)問題是鋰負(fù)極的可充性，這也是難以短時(shí)間解決的問題。電化學(xué)反響有必要包括幾個(gè)串聯(lián)的進(jìn)程，第一個(gè)進(jìn)程是反響物從本體溶液向電極外表的傳輸，稱之為液相傳質(zhì);第二個(gè)進(jìn)程為反響物在電極外表得到或失去電子，構(gòu)成產(chǎn)品的進(jìn)程，稱之為電化學(xué)反響進(jìn)程。哪個(gè)速度慢，電極反響就受哪個(gè)進(jìn)程操控。
關(guān)于鋰電極來(lái)說(shuō)，其電子交換進(jìn)程十分快，因而液相傳輸是其反響操控進(jìn)程，也便是將鋰離子從溶液本體傳輸?shù)诫姌O外表這一步相對(duì)慢。這就帶來(lái)了一些問題，液相傳遞實(shí)踐上是受對(duì)流影響的，只需有重力，就會(huì)存在對(duì)流，而電極外表每一點(diǎn)的對(duì)流速度并不相同，因而，每一點(diǎn)的反響速度也就不同。哪個(gè)當(dāng)?shù)亻L(zhǎng)的快，鋰離子的傳輸間隔就越短，鋰的堆積速度就越來(lái)越快，這便是鋰枝晶成長(zhǎng)的原因。
當(dāng)然，正負(fù)極之間的間隔不一樣，電流的散布也就不一樣，這也是導(dǎo)致鋰枝晶成長(zhǎng)的重要原因。顯然，這些因素在實(shí)踐電池中是很難避免的，因而，枝晶成長(zhǎng)引起的鋰的可充性問題不能說(shuō)沒有辦法，而是現(xiàn)在還很難找到有效的方案。
第三個(gè)問題便是鋰硫電池的體積能量密度比較低，可能僅與磷酸鐵鋰電池相當(dāng)。由于硫是絕緣體，讓它導(dǎo)電、讓它反響、讓它分散，就有必要選用很多高比外表的碳，導(dǎo)致硫/碳復(fù)合資料的密度十分小;此外，硫的反響是先溶解再堆積，所以電極上有必要存在很多的液相傳輸通道。
而現(xiàn)在大部分鋰硫電池硫電極極片是不能壓的，涂的什么樣的就什么樣，孔隙率特別高，所以其體積能量密度十分低。關(guān)于車來(lái)說(shuō)，特別是乘用車來(lái)說(shuō)，當(dāng)能量密度到達(dá)必定值后，體積能量密度就更為重要了，由于乘用車沒有那么多當(dāng)?shù)匮b電池。所以從這個(gè)意義來(lái)講，至少在車用動(dòng)力領(lǐng)域，鋰硫電池是沒有什么期望的。
