鋰硫電池課件

鋰硫電池上海理工大學1精選ppt課件2021鋰硫電池2精選ppt課件20213精選ppt課件20214精選ppt課件2021鋰離子電池發(fā)展現(xiàn)狀負極材料：新型的硅基和錫基等材料分別可達到大于2000和990mAh/g。正極材料:無論是層狀結(jié)構(gòu)的三元材料、聚陰離子型的LiFePO4還是尖晶石結(jié)構(gòu)的LiMn2O4，理論比容量都小于200mAh/g。因此，尋找和開發(fā)新型高比容量和高比能量的安全、廉價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，來源豐富、價格便宜且對環(huán)境友好，與金屬鋰組成的鋰硫電池理論比容量達2600Wh/kg,相當于鋰離子電池的5倍。

5精選ppt課件2021基本原理鋰硫電池：采用硫或含硫化合物作為正極，鋰或儲鋰材料作為負極，以硫-硫鍵的斷裂/生成來實現(xiàn)電能與化學能相互轉(zhuǎn)換的一類電池體系。正極硫/硫化物負極鋰/儲鋰材料Li+

充電：Li2S電解6精選ppt課件2021研究現(xiàn)狀SionPower公司的軟包裝鋰硫電池，比能量達到350-380Wh/kgm活性物質(zhì)硫的利用率達到75％。自2009年起，日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu)每年投入300億日元（約合24億元人民幣）的研發(fā)預(yù)算，目標是在2020年使鋰硫電池的能量密度達到500Wh/kg。美國能源部2011年投入500萬美元資助鋰硫電池的研究，計劃2013年能量密度達到500Wh/kg。國際上鋰硫電池的代表性廠商有美國的SionPower、Polyplus、Moltech，英國Oxis及韓國三星等。7精選ppt課件2021研究現(xiàn)狀鋰硫電池的研究已經(jīng)歷經(jīng)了幾十年，并且取得了許多成果，但離實際應(yīng)用還有不小距離。仍有以下問題有待解決：（1）無論是“荷電態(tài)”的單質(zhì)硫還是“放電態(tài)”的硫化鋰，都是絕緣體，對傳遞電荷造成很大的困擾；（2）硫化鋰可逆性差，很容易失去電化學活性；（3）反應(yīng)過程中，正負極材料的體積變化巨大負極鋰被消耗而使體積縮減，同時正極將膨脹，巨大的體積變化會破壞電極結(jié)構(gòu)；（4）中間產(chǎn)物多硫化物易溶解在電解質(zhì)中，并向負極遷移，造成活性物質(zhì)損失和較大的能量損耗；（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(yīng)伴隨電化學反應(yīng)同時發(fā)生，過程極其復雜，反應(yīng)機理不明確。8精選ppt課件2021研究現(xiàn)狀9精選ppt課件2021研究現(xiàn)狀添加一種或多種電子導體與硫復合，達到提高導電性的目的。通過設(shè)計導電相的結(jié)構(gòu)使其具有吸附多硫化物的能力，或者改進電池電解液體系。鋰負極的保護。10精選ppt課件2021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質(zhì)的包覆等，以達到提高硫正極導電率、抑制多硫化物溶解的目的。硫/碳復合材料10-60次循環(huán)后比容量500-1000mAh/g硫/碳納米管復合物60次循環(huán)后比容量500-700mAh/g硫/聚合物復合材料較50次循環(huán)后290mAh/g有所改善硫/金屬氧化物復合材料30-80次循環(huán)后350-700mAh/g11精選ppt課件2021正極黏結(jié)劑的研究高性能的硫正極應(yīng)具備以下條件：活性物質(zhì)硫與導電相間緊密接觸電極與電解質(zhì)間的界面穩(wěn)定硫與導電相間的接觸除了與導電相本身的結(jié)構(gòu)相關(guān)外，黏結(jié)劑的性能也起著很大的作用。12精選ppt課件2021正極粘結(jié)劑1）水溶性的動物膠。2）環(huán)糊精作為黏結(jié)劑，硫-聚丙烯腈復合材料作為正極。3）除用基礎(chǔ)黏結(jié)劑外還采用含有聚環(huán)氧乙烷、聚環(huán)氧丙烷等氧化聚合物作為第二黏結(jié)劑。13精選ppt課件2021電解質(zhì)體系鋰硫電池要求電解液具有高電導率、寬電化學窗口和對鋰化學穩(wěn)定等。鋰硫電池電解質(zhì)體系分為液態(tài)有機電解液和全固態(tài)陶瓷電解質(zhì)。14精選ppt課件2021液態(tài)有機電解液研究發(fā)現(xiàn)線形或環(huán)形醚類物質(zhì)如四氫呋喃（THF）、二甲醚(DME)、四乙二醇二甲醚(TEGDME)、二氧五環(huán)(DOL)等具有較高的多硫化物溶解能力，其中DOL既可以降低電解液的黏度，也可以在鋰負極表面形成保護層。單一的線形醚類作溶劑時會過多地溶解多硫化物而導致電解液黏度過大，一般為兩種或三種溶劑配合使用。15精選ppt課件2021全固態(tài)電解質(zhì)聚合物電解質(zhì)的使用溫度一般為70-100℃,而全固態(tài)無機電解質(zhì)的使用溫度范圍可以更廣,且不會溶解多硫化物,可用于鋰硫電池的全固態(tài)無機電解質(zhì)的研究主要集中于硫化物玻璃。高能球磨法檸檬酸絡(luò)合法16精選ppt課件2021負極研究進展實際應(yīng)用中鋰負極存在以下問題：鋰負極的充放電效率低、循環(huán)性能差由于鋰表面的不均勻性，在表面可能會生成鋰枝晶，造成安全性問題。因此對鋰金屬電極進行表面修飾非常必要。17精選ppt課件2021負極研究進展在含有乙二醇二甲基丙烯酸酯的有機溶液中，以甲基苯甲酰甲酯為光引發(fā)劑，在紫外光輻照下發(fā)生聚合，在金屬鋰表面生成一層厚約10μm的保護層。為了避免鋰枝晶生長或者鋰的界面阻抗對電池循環(huán)性能的影響，在Li/S電池中選擇傳統(tǒng)的鋰離子嵌入脫出型的負極.18精選ppt課件202119精選ppt課件2021前景展望在保證硫極導電性的同時，提高正極中硫的含量。設(shè)計穩(wěn)定的導電結(jié)構(gòu)，防止在充放電過程中硫正極的結(jié)構(gòu)失效。對于液態(tài)電解液體系，開發(fā)出對硫極和鋰金屬兼容性都好的新型電解液。對于全固態(tài)電池體系發(fā)展高密度和室溫高電導率的固態(tài)電解質(zhì)。20精選ppt課件2021參考文獻梁宵,溫兆銀,劉宇.高性能鋰硫電池材料研究進展[J].化學進展