锂硫电池发展所面对的问题有什么

2020-10-31      1397 次浏览

锂硫电池也有不少痛点,首当其间的便是电极循环功能差。硫电极放电的时候不是直接生成硫化锂,而是逐步被复原,随同多硫化锂中间产品的生成;多硫化锂会溶解在电解液中,发生溶解丢失。溶解的多硫化锂一方面会分散到负极复原、再在正极氧化,发生络绎效应,导致低库伦功率和高自放电;另一方面,溶解的多硫化锂在充电进程中还会在正极外表优先堆积,导致电极因外表孔阻塞而失活,因而,电极循环功能很差。


现在,科研界的办法,是用多孔碳资料去阻挡、去吸附多硫离子,削减它的溶解丢失。这种战略在学术上看似很有效,但实践用途十分有限。两者的重要差别在于实验室的研讨工作都是根据很小的扣式电池,电极很薄、硫负载量不高,总的硫量大约在几个毫克级;而实践电池的硫含量较大(克级),且电极很厚、单位硫载量很高。


锂硫电池的第二个问题是锂负极的可充性,这也是难以短时间解决的问题。电化学反响有必要包括几个串联的进程,第一个进程是反响物从本体溶液向电极外表的传输,称之为液相传质;第二个进程为反响物在电极外表得到或失去电子,构成产品的进程,称之为电化学反响进程。哪个速度慢,电极反响就受哪个进程操控。


有关锂电极来说,其电子交换进程十分快,因而液相传输是其反响操控进程,也便是将锂离子从溶液本体传输到电极外表这一步相对慢。这就带来了一些问题,液相传递实践上是受对流影响的,只需有重力,就会存在对流,而电极外表每一点的对流速度并不相同,因而,每一点的反响速度也就不同。哪个当地长的快,锂离子的传输间隔就越短,锂的堆积速度就越来越快,这便是锂枝晶成长的原因。


当然,正负极之间的间隔不相同,电流的散布也就不相同,这也是导致锂枝晶成长的重要原因。显然,这些因素在实践电池中是很难防止的,因而,枝晶成长引起的锂的可充性问题不能说没有办法,而是现在还很难找到有效的方法。


第三个问题便是锂硫电池的体积能量密度比较低,可能仅与磷酸铁锂离子电池相当。由于硫是绝缘体,让它导电、让它反响、让它分散,就有必要选用很多高比外表的碳,导致硫/碳复合资料的密度十分小;此外,硫的反响是先溶解再堆积,所以电极上有必要存在很多的液相传输通道。


而现在大部分锂硫电池硫电极极片是不能压的,涂的什么样的就什么样,孔隙率特别高,所以其体积能量密度十分低。有关车来说,特别是乘用车来说,当能量密度到达必定值后,体积能量密度就更为重要了,由于乘用车没有那么多当地装电池。所以从这个意义来讲,至少在车用动力领域,锂硫电池是没有什么期望的。


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