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《鋰硫電池硫正極反應(yīng)機(jī)理研究進(jìn)展》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、·110·材料開發(fā)與應(yīng)用2015年8月文章編號(hào):1003-1545(2015)04-0110-05鋰硫電池硫正極反應(yīng)機(jī)理研究進(jìn)展徐美玲，王新慧，任引哲(山西師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，山西臨汾041004)摘要:詳細(xì)地討論了鋰硫電池正極電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，論述了利用紫外-可見光譜(UV-vis)、高效液相色譜(HPLC)和液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(LS-MS)多種測(cè)試手段對(duì)電極反應(yīng)過程的研究進(jìn)展，分析了導(dǎo)致鋰硫電池循環(huán)可逆性差的因素，并對(duì)其商業(yè)化應(yīng)用進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞:鋰硫電池;正極反應(yīng);機(jī)理研究中圖分類號(hào):O613．5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:AＲesearc
2、hProgressesofSulfurCathodeＲeactionMechanisminLithium-sulfurBatteryXUMei-ling，WANGXin-hui，ＲENYin-zhe(CollegeofChemistryandMaterialScience，ShanxiNormalUniversity，Linfen041004，China)Abstract:Thecathodeelectrochemicalreactionmechanismsoflithium-sulfurbatteryarediscussedindeta
3、il.ＲesearchprogressesontheelectrodereactionprocessbyUV-VISspectroscopy，HPLCandLC-MSmethodswerealsodiscussed.Thecauseswhichleadtopoorcyclereversibilityoflithiumsulfurbatterieswerealsoanalyzed.Finally，thecommercialapplicationoflithiumsulfurbatterieswasputforward.Keywords:li
4、thium-sulfurbattery;cathodereaction;mechanismresearch鋰硫電池是一類極具發(fā)展前景的高容量?jī)?chǔ)們?cè)诟倪M(jìn)體系正極材料、電解質(zhì)、電極結(jié)構(gòu)等的［1］能體系，通常采用硫或含硫化合物作正極。若同時(shí)，也通過多種方法對(duì)其電化學(xué)過程中的復(fù)雜放電過程按每個(gè)硫原子轉(zhuǎn)移兩個(gè)電子計(jì)算，其理反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了深入探究。－1論比容量為1675mAh·g，是如今商業(yè)化鋰離子電池正極材料(LiCoO2理論比容量為274mAh1鋰硫電池電化學(xué)循環(huán)過程－1［2—3］·g)的5—6倍。但硫的電子電導(dǎo)率低，電池可逆性差，容量衰減快，1
5、00%純硫作正極室硫正極的電極反應(yīng)過程包括硫的多步氧化溫下不能充放電等問題一直制約其發(fā)展，故通常［9］還原反應(yīng)和多硫化物的復(fù)雜相變過程。其電［4—6］將硫與碳或其他導(dǎo)電材料復(fù)合作正極。這化學(xué)過程基于氧化還原反應(yīng):些導(dǎo)電材料具有高導(dǎo)電性、高孔容、高比表面積、16Li+nS8→8LiSn(1)吸附性強(qiáng)、分散性好等優(yōu)點(diǎn)，一方面可以增強(qiáng)硫放電時(shí)，負(fù)極鋰失去電子變?yōu)殇囯x子，正極的電化學(xué)活性，提高硫利用率和電池循環(huán)穩(wěn)定S8首先溶解于電解液形成S8(l)，然后反應(yīng)生成性;另一方面限制正極活性物質(zhì)硫和放電中間產(chǎn)長(zhǎng)鏈的多硫化物L(fēng)i2S8、Li2S6，隨
6、著硫被進(jìn)一步還物多硫化物的運(yùn)動(dòng)，阻止其溶解于電解液中，保護(hù)鋰負(fù)極，提高電池安全性，抑制“穿梭效應(yīng)”發(fā)原，長(zhǎng)鏈的多硫化物斷裂成較短鏈的Li2S4、［7—8］LiS，放電最終產(chǎn)物為L(zhǎng)iS［5］。高價(jià)態(tài)的多硫化生。近些年來(lái)，為了解決這些問題，研究者222收稿日期:2014－11－21作者簡(jiǎn)介:徐美玲，1988年生，女，碩士生，研究方向?yàn)樾履茉床牧?。E－mail:18335769293@163．com。任引哲，男，1954年生，教授，主要研究方向?yàn)榧{米材料、稀土、新能源材料。第30卷第4期徐美玲，等:鋰硫電池硫正極反應(yīng)機(jī)理研究進(jìn)展·111·物(L
7、i2Sn，4≤n≤8)是可溶的，電化學(xué)過程中伴生成，且受碳孔的限制，較難再聚合成S8。充放2－4－隨發(fā)生的化學(xué)沉淀溶解反應(yīng)使得多硫化物在固電過程只有S2—4—S的轉(zhuǎn)化，避免了S8—S相和液相之間來(lái)回轉(zhuǎn)移。而且，這些多硫化物轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)換，生成的多硫化物也被限制在碳孔中，不移速度很快，容易與鋰負(fù)極發(fā)生反應(yīng)，即產(chǎn)生穿容易逸出。梭效應(yīng)，導(dǎo)致活性物質(zhì)損失［10］。在鋰硫電池中，［13］Chang等人發(fā)現(xiàn)硫放電過程第一平臺(tái)2.4放電時(shí)正負(fù)極反應(yīng)可以歸結(jié)為:V左右的還原產(chǎn)物與電解液中環(huán)狀的1，3-二氧+－S8+16Li+16e→8Li2S(正極)(2)
8、環(huán)戊烷(DOL)含量有關(guān)，DOL含量越高，產(chǎn)物+－16Li→16Li+16e(負(fù)極)(3)Li2Sn鏈長(zhǎng)越短，這可能與DOL的加入降低了電總反應(yīng)方程式為:解液的粘度，促進(jìn)了多硫化鋰的擴(kuò)散，
