锂硫电池PPT课件

. 1，锂硫电池，上海理工大学，2，锂硫电池，3，4，5，锂离子电池的发展现状，负极材料：新的硅基和锡基等材料分别超过2000和990mAh/g。 正极材料：无论是层状结构三元材料、聚阴离子型的LiFePO4还是尖晶石结构的LiMn2O4，理论比容量都小于200mAh/g。 因此，寻找开发新的高比容量和高比能量安全廉价的正极材料是目前研究的热点，单质硫的理论比容量为1675mAh/g，丰富、廉价、环保，与金属锂的锂硫电池理论比容量达到2600Wh/kg，相当于锂离子电池的5倍。 6、基本原理、锂硫电池：采用硫或含硫化合物作为正极，采用锂或锂储能材料作为负极，通过硫-硫键的断裂/生成实现电能和化学能的相互转换的电池系统。7、研究现状，sion power公司的软包装锂硫电池，比能350-380Wh/kgm活性物质硫的利用率达到75%。 从2009年开始，日本的新能源产业技术综合开发机构每年投入300亿日元的研究开发预算，以2020年锂硫电池的能源密度达到500Wh/kg为目标。 美国能源部于2011年投入500万美元用于锂硫电池的研究，预计2013年能源密度将达到500Wh/kg。 国际上锂硫电池的代表厂商有美国的SionPower、Polyplus、Moltech、英国Oxis、韩国三星等。 8、研究现状，锂硫电池的研究已经过了几十年，取得了很多成果，但离实际应用还有点远。 (1)无论是“带电状态”的单质硫还是“放电状态”的硫化锂，都是绝缘体，对电荷的输送有很大的烦恼，(2)硫化锂的可逆性差，容易失去电化学活性，(3)在反应过程中，正负极材料的体积变化巨大，负极锂被消耗，体积减少，同时正极膨胀， 巨大的体积变化破坏电极结构(4)中间产物的多硫化物易溶于电解质，迁移到负极，导致活性物质损失和大的能量损失(5)锂硫电池在充放电过程中生成多种中间产物，且多种化学反应伴随电化学反应同时发生，过程极其复杂，反应机理不明确。9、研究现状、10、研究现状，与一个或多个电子导体加硫复合，达到提高电导率的目的。 通过设计导电相的结构，使其具有吸附多硫化物的能力，改良电池的电解液体系。 锂负极的保护。 11、硫正极的改性、硫正极的改性主要包括硫与导电材料的复合、纳米金属氧化物对硫单体的包复等，达到提高硫正极的电导率、抑制多硫化物溶解的目的。 硫/碳复合材料10-60循环后比容量为500-1000mAh/g的硫/碳纳米管复合体60循环后的比容量为500-700mAh/g的硫/聚合物复合材料，比50循环后的290mAh/g，硫/金属氧化物复合材料30-80循环后的350-700mAh/g 有关正极粘结剂改善研究的高性能硫正极，活性物质硫和导电相间的粘附电极与电解质之间的界面稳定硫和导电相间的接触，不仅与导电相本身的结构有关，粘结剂的性能也必须具备起着很大作用的条件。13、正极粘结剂、1 )水溶性动物胶。 2 )以环糊精为粘结剂，硫-聚丙烯腈复合材料为正极。 3 )作为第二粘接剂，除了基础粘接剂之外，还使用含有聚环氧乙烷、聚环氧丙烷等的氧化聚合物。 14、电解质系、锂硫电池对电解液要求高电导率、宽电化学窗、对锂的化学稳定等。 锂硫电池的电解质系统分为液态有机电解液和全固体陶瓷电解质。15、液态有机电解液具有四氢呋喃(THF )、二甲醚(DME )、四甘醇二甲醚(TEGDME )、二恶英五环(DOL )等线状或环状醚类高的多硫醚溶解能力，其中DOL表示电解液的粘度单一的线状醚类作为溶剂的话，多硫化物过量溶解，电解液的粘度变得过高，一般配合2种或3种溶剂使用。16、全固体电解质、聚合物电解质的使用温度一般为70-100，但全固体无机电解质的使用温度范围更广，不溶解多硫化物的锂硫电池所能使用的全固体无机电解质的研究主要集中在硫化物玻璃上。 高能球磨法柠檬酸络合物法、17、负极的研究进展，在实际应用中，锂负极由于锂负极的充放电效率低、循环性能差的锂表面的不均匀性，有可能在表面生成锂枝晶，安全性存在问题。 因此，需要对锂金属电极进行表面修饰。18、负极的研究进展，在含有二甲基丙烯酸乙二醇酯的有机溶液中，将甲基苯甲酰甲基作为光引发剂通过紫外光照射进行聚合，在金属锂表面生成了厚度约为10m的保护层。 为避免锂枝晶生长和锂界面电阻对电池循环性能的影响，在Li/S电池中选择常规的锂离子吸留释放型负极，19、20，展望未来，在保证硫极导电性的同时，提高正极中硫的含量。 设计稳定的导电结构，防止充放电过程中硫正极结构不良。 对于液态电解液系