鋰硫電池簡介

鋰硫電池簡介1鋰硫電池基本介紹1鋰硫電池基本介紹2鋰硫電池存在的主要問題CONTANTS3提升鋰硫電池性能的策略CONTANTS3提升鋰硫電池性能的策略4鋰硫電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程4鋰硫電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程Chapter1鋰硫電池基本介紹鋰硫電池基本介紹容量能量密度相對較低（磷酸鐵容量能量密度相對較低（磷酸鐵鋰電池）鋰離子足鋰離子足l低能量密度l低安全性能性安全性能差（三元電池）性安全性能差（三元電池）成本鋰硫電池基本介紹高能量密度低成本鋰硫電池基本介紹正極活性物質(zhì)：單質(zhì)硫正極活性物質(zhì)：單質(zhì)硫(S)負(fù)極活性物質(zhì)：金屬鋰(Li)電解液：1MLiTFSI(DOL:DME=1:1)隔膜：PP/PE隔膜平均電壓：2.平均電壓：2.1V放電電極反應(yīng)：負(fù)極：Li→Li++e-01.鋰硫電池基本介紹放電過程正極相變S8Li2S8Li2S6Li2S4Li2S2Li2S、Li2S2、Li2S不溶于電解液Li2S8、Li2S6、Li2S4易溶于電解液Chapter2Li-S電池存在的主要問題Li-S電池存在的主要問題1.1.活性物質(zhì)S導(dǎo)電性差,電導(dǎo)率僅為-30Scm-1（磷酸鐵鋰電導(dǎo)率為10-9Scm-1，NCM電導(dǎo)率為10-3Scm-1，磷酸錳鐵鋰僅為10-13Scm-1）2.多硫化鋰的穿梭效應(yīng)3.單質(zhì)S的體積膨脹（S→Li2S體積膨脹80%）4.鋰枝晶Li-S電池存在的主要問題導(dǎo)電性差導(dǎo)電性差穿梭效應(yīng)穿梭效應(yīng)體積膨脹體積膨脹鋰枝晶鋰枝晶S和Li2S導(dǎo)電性充放電過程中產(chǎn)生的單質(zhì)S的密度為差，無法構(gòu)成多硫化鋰易溶于電解2.03g/cm-3，極普遍存在的完整的導(dǎo)電網(wǎng)液，會從正極穿梭至Li2S的密度為問題，鋰離子絡(luò)，容量無法負(fù)極，與金屬鋰發(fā)生在負(fù)極被還原發(fā)揮，電池內(nèi)反應(yīng)，生成Li2S沉積電過程產(chǎn)生80%后無法快速有阻大，極化大，在負(fù)極表面，造成不的體積變化，序的沉積，導(dǎo)容量衰減迅速可逆鋰損失電極發(fā)生破裂致枝晶的產(chǎn)生Chapter3提升鋰硫電池性能的策略提升鋰硫電池性能的策略提高電極導(dǎo)電性抑制穿梭效應(yīng)緩解體積膨脹抑制鋰枝晶生長提升鋰硫電池性能的策略——導(dǎo)電性改善KB-Te0.016S0.984構(gòu)建導(dǎo)電載體硫顆粒納米化提升鋰硫電池性能的策略——抑制穿梭效應(yīng)物理限域MXene化學(xué)吸附錨定VN/多孔石墨提升鋰硫電池性能的策略——抑制穿梭效應(yīng)催化多硫化鋰迅速轉(zhuǎn)化為Li催化多硫化鋰迅速轉(zhuǎn)化為Li2S,減少多硫化鋰的穿梭1.載體上負(fù)載催化劑，與硫組成復(fù)合電極2.載體上負(fù)載催化劑，涂敷在隔膜上提升鋰硫電池性能的策略——緩解體積膨脹結(jié)構(gòu)設(shè)計中空結(jié)構(gòu)設(shè)計，緩解體積膨脹提升鋰硫電池性能的策略——抑制鋰枝晶生長成膜添加劑六氟環(huán)三磷腈(HFPP)lN原子上孤對電子促進(jìn)鋰離子的均勻擴l2D平面結(jié)構(gòu)增強SEI穩(wěn)定性高楊氏模量設(shè)計介孔SiO2納米片薄膜l楊氏模量：8.2Gpal抑制鋰枝晶生長的楊氏模量＞6.2GpaChapter4鋰硫電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程鋰硫電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程國外知名企業(yè)：OXis、SionPower、韓國LG新能源SionPower:2010年7月實現(xiàn)鋰硫電OXis:2017年9月，Oxis公司將最新一代能量池在大型無人機上的使用，白天使型鋰硫電池共給NASA噴漆推進(jìn)實驗室進(jìn)行用太陽能電池運行，并對鋰硫電池測試，計劃將鋰硫電池應(yīng)用于無人機、高空充電，晚上飛行時的動力來源于鋰飛機以及地球和星際飛行任務(wù)等。硫電池韓國LG新能源：已裝配無人機測試電池2014年9月該公司的鋰硫電池再次應(yīng)長效性，鋰硫電池的能量密度為410wh/kg，正極用硫碳復(fù)合物，負(fù)極用鋰金屬，預(yù)計用于“Zephyr正極用硫碳復(fù)合物，負(fù)極用鋰金屬，預(yù)計鋰硫電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中國知名企業(yè):中科派思儲能、南京驪電新能源、億緯鋰能中科派思儲能：該公司是大連物化所以鋰硫電池技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的合資公司，現(xiàn)已建成了6700余平現(xiàn)代化鋰硫電池生產(chǎn)車間和生產(chǎn)自動線，產(chǎn)能300萬Ah/年，是我國第一家專門從事鋰硫電池生產(chǎn)和銷售的公司。2018年11月，我國第一架由鋰硫電池驅(qū)動的大翼展高空無人機在我國西北某機場首飛成功，該無人機使用的鋰硫電池系統(tǒng)是由大連物化所陳劍團(tuán)隊所研發(fā)。中國南京驪電新能源公司：2021年發(fā)布的鋰硫電池能量密度為350Wh/Kg，電池循環(huán)壽命達(dá)到1000次鋰硫電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程億緯鋰能：公司圍繞鋰硫電池產(chǎn)業(yè)化取得了一定的成果，實現(xiàn)活性物質(zhì)載量＞8mg/cm2電極中試線制備；開發(fā)超薄金屬鋰全自動化疊片技術(shù)，實現(xiàn)30μm鋰金屬全自動化疊片，14Ah鋰硫軟包電池首圈可逆能量密度達(dá)400Wh/kg，但循環(huán)僅101周。目前國內(nèi)研發(fā)的鋰硫電池在比能量等指標(biāo)上已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平，但該技術(shù)基本處于實驗室研發(fā)階段，大多數(shù)