鋰硫電池PPT課件

. 1，鋰硫電池，上海理工大學，2，鋰硫電池，3，4，5，鋰離子電池的發(fā)展現(xiàn)狀，負極材料：新的硅基和錫基等材料分別超過2000和990mAh/g。 正極材料：無論是層狀結構三元材料、聚陰離子型的LiFePO4還是尖晶石結構的LiMn2O4，理論比容量都小于200mAh/g。 因此，尋找開發(fā)新的高比容量和高比能量安全廉價的正極材料是目前研究的熱點，單質(zhì)硫的理論比容量為1675mAh/g，豐富、廉價、環(huán)保，與金屬鋰的鋰硫電池理論比容量達到2600Wh/kg，相當于鋰離子電池的5倍。 6、基本原理、鋰硫電池：采用硫或含硫化合物作為正極，采用鋰或鋰儲能材料作為負極，通過硫-硫鍵的斷裂/生成實現(xiàn)電能和化學能的相互轉(zhuǎn)換的電池系統(tǒng)。7、研究現(xiàn)狀，sion power公司的軟包裝鋰硫電池，比能350-380Wh/kgm活性物質(zhì)硫的利用率達到75%。 從2009年開始，日本的新能源產(chǎn)業(yè)技術綜合開發(fā)機構每年投入300億日元的研究開發(fā)預算，以2020年鋰硫電池的能源密度達到500Wh/kg為目標。 美國能源部于2011年投入500萬美元用于鋰硫電池的研究，預計2013年能源密度將達到500Wh/kg。 國際上鋰硫電池的代表廠商有美國的SionPower、Polyplus、Moltech、英國Oxis、韓國三星等。 8、研究現(xiàn)狀，鋰硫電池的研究已經(jīng)過了幾十年，取得了很多成果，但離實際應用還有點遠。 (1)無論是“帶電狀態(tài)”的單質(zhì)硫還是“放電狀態(tài)”的硫化鋰，都是絕緣體，對電荷的輸送有很大的煩惱，(2)硫化鋰的可逆性差，容易失去電化學活性，(3)在反應過程中，正負極材料的體積變化巨大，負極鋰被消耗，體積減少，同時正極膨脹， 巨大的體積變化破壞電極結構(4)中間產(chǎn)物的多硫化物易溶于電解質(zhì)，遷移到負極，導致活性物質(zhì)損失和大的能量損失(5)鋰硫電池在充放電過程中生成多種中間產(chǎn)物，且多種化學反應伴隨電化學反應同時發(fā)生，過程極其復雜，反應機理不明確。9、研究現(xiàn)狀、10、研究現(xiàn)狀，與一個或多個電子導體加硫復合，達到提高電導率的目的。 通過設計導電相的結構，使其具有吸附多硫化物的能力，改良電池的電解液體系。 鋰負極的保護。 11、硫正極的改性、硫正極的改性主要包括硫與導電材料的復合、納米金屬氧化物對硫單體的包復等，達到提高硫正極的電導率、抑制多硫化物溶解的目的。 硫/碳復合材料10-60循環(huán)后比容量為500-1000mAh/g的硫/碳納米管復合體60循環(huán)后的比容量為500-700mAh/g的硫/聚合物復合材料，比50循環(huán)后的290mAh/g，硫/金屬氧化物復合材料30-80循環(huán)后的350-700mAh/g 有關正極粘結劑改善研究的高性能硫正極，活性物質(zhì)硫和導電相間的粘附電極與電解質(zhì)之間的界面穩(wěn)定硫和導電相間的接觸，不僅與導電相本身的結構有關，粘結劑的性能也必須具備起著很大作用的條件。13、正極粘結劑、1 )水溶性動物膠。 2 )以環(huán)糊精為粘結劑，硫-聚丙烯腈復合材料為正極。 3 )作為第二粘接劑，除了基礎粘接劑之外，還使用含有聚環(huán)氧乙烷、聚環(huán)氧丙烷等的氧化聚合物。 14、電解質(zhì)系、鋰硫電池對電解液要求高電導率、寬電化學窗、對鋰的化學穩(wěn)定等。 鋰硫電池的電解質(zhì)系統(tǒng)分為液態(tài)有機電解液和全固體陶瓷電解質(zhì)。15、液態(tài)有機電解液具有四氫呋喃(THF )、二甲醚(DME )、四甘醇二甲醚(TEGDME )、二惡英五環(huán)(DOL )等線狀或環(huán)狀醚類高的多硫醚溶解能力，其中DOL表示電解液的粘度單一的線狀醚類作為溶劑的話，多硫化物過量溶解，電解液的粘度變得過高，一般配合2種或3種溶劑使用。16、全固體電解質(zhì)、聚合物電解質(zhì)的使用溫度一般為70-100，但全固體無機電解質(zhì)的使用溫度范圍更廣，不溶解多硫化物的鋰硫電池所能使用的全固體無機電解質(zhì)的研究主要集中在硫化物玻璃上。 高能球磨法檸檬酸絡合物法、17、負極的研究進展，在實際應用中，鋰負極由于鋰負極的充放電效率低、循環(huán)性能差的鋰表面的不均勻性，有可能在表面生成鋰枝晶，安全性存在問題。 因此，需要對鋰金屬電極進行表面修飾。18、負極的研究進展，在含有二甲基丙烯酸乙二醇酯的有機溶液中，將甲基苯甲酰甲基作為光引發(fā)劑通過紫外光照射進行聚合，在金屬鋰表面生成了厚度約為10m的保護層。 為避免鋰枝晶生長和鋰界面電阻對電池循環(huán)性能的影響，在Li/S電池中選擇常規(guī)的鋰離子吸留釋放型負極，19、20，展望未來，在保證硫極導電性的同時，提高正極中硫的含量。 設計穩(wěn)定的導電結構，防止充放電過程中硫正極結構不良。 對于液態(tài)電解液系