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毕业论文网 > 文献综述 > 材料类 > 新能源材料与器件 > 正文

锂(钠)硫电池正极材料的制备及电化学性能研究文献综述

 2020-05-06 16:50:01  

文献综述 1、背景 近年来,随着电动汽车作为绿色环保节能的交通工具在人们的生活中越来越普及,传统的储能电源因为较低的比容量已经难以满足当今动力电池的容量需求。

而锂/硫电池(硫为正极活性物质,金属锂为负极),当单位质量的单质硫完全转变为S2-所产生的理论比容量高达1675mAh/g,质量比能量可达2600Wh/kg,是目前锂离子电池能量密度的7~8倍[1],并且硫具有对环境污染小、在自,然界储量大、成本低等优点,因而使锂/硫电池成为目前电动汽车动力电池研发的重点,并且具有巨大的经济效益和广阔的市场前景。

2、锂硫电池存在的问题 锂/硫电池在实际的应用中仍然存在实际充放电容量低,容量衰减快,循环稳定性差等问题。

其原因主要有以下几点: (1)单质硫的导电性很差,在室温下是电子和离子绝缘体[2]。

这就造成了电极的阻抗增加,活性物质的利用率降低,倍率性能差。

为了提高导电性能,需要在电极制备过程中加入大量的乙炔黑等导电性强的碳材料,但加入过多的导电剂会使得电池的能量密度大大降低。

另外,放电产物Li2S2和Li2S也是电子离子绝缘体[3],在充放电过程中,它们会在硫电极表面沉积,使单质硫无法进一步放电,降低了活性物质的利用率。

(2)在电池的循环过程中存在着穿梭效应,即多硫化物易溶解于电解液中,高价的硫化物迁移到负极被还原后又迁移到正极被氧化,如此往返穿梭造成电池能量损失及电极活性材料利用率降低,并且使负极钝化[4-6]。

(3)锂/硫电池在充放电的过程中由于单质硫和放电产物的密度不同会发生严重的体积膨胀和收缩,这会导致电池结构的破坏和能量的损失,缩短循环寿命[7-9]。

(4)金属锂在负极表面的不均匀沉积将会导致树状锂枝晶的产生,严重时会导致隔膜的刺穿,正负极短路,引起严重的安全问题[3,10-11]。

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