鋰硫電池的組成和工作原理

組成及工作原理

硫是一種呈S8環(huán)狀的黃色固體。鋰硫電池的高能量密度和高比容量是由于S8分子中s-s鍵的斷裂和重新結(jié)合造成的。目前，鋰硫電池的正極數(shù)據(jù)大多是通過將硫與多孔碳數(shù)據(jù)、碳納米管、石墨烯、金屬氧化物、導(dǎo)電聚合物等結(jié)合得到的，而負(fù)極數(shù)據(jù)則是通過鋰片得到的。鋰硫電池的電化學(xué)反應(yīng)原理:S8+16Li2→8Li2S。

在放電過程中，金屬鋰陽極(負(fù)極)被氧化形成鋰離子和電子。鋰離子通過電解液向陰極移動，電子通過外部電路導(dǎo)線到達(dá)陰極(正極)。在正極，硫與鋰離子和電子反應(yīng)形成硫化鋰。充電的過程正好相反。

從詳細(xì)的反射過程、放電過程來看，硫第一鋰形成了一系列長鏈中心的硫化鋰(S8→)

Li2S8→Li2S6→Li2S4)，該長鏈物質(zhì)在醚電解液中簡單溶解，長鏈中剩余的硫占總?cè)萘康?5%。當(dāng)剩余的硫進(jìn)一步巖化時，溶解的長鏈多硫化物分解為短鏈硫化物(Li2S4→Li2S2→Li2S)。硫化鋰的溶解度不足，形成一些固體物質(zhì)沉積在電極上。在這個過程中，硫占硫總量的75%。總而言之，隨著放電過程的進(jìn)行，鋰硫電池內(nèi)部的原料，經(jīng)過固-液-固三種條件的轉(zhuǎn)化，而傳統(tǒng)的鋰離子電池在整個放電過程中重要是鋰離子的運(yùn)輸是非常不同的。