鋰硫電池課件

鋰硫電池上海理工大學(xué)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(fù)極材料：新型的硅基和錫基等材料分別可達(dá)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(jià)正極材料是目前研究的熱點(diǎn)單質(zhì)硫的理論比容量為1675mAh/g，來源豐富、價(jià)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(dá)2600Wh/kg,相當(dāng)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(fù)極，以硫-硫鍵的斷裂/生成來實(shí)現(xiàn)電能與化學(xué)能相互轉(zhuǎn)換的一類電池體系。正極硫/硫化物負(fù)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(dá)到350-380Wh/kgm活性物質(zhì)硫的利用率達(dá)到75％。自2009年起，日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)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(biāo)是在2020年使鋰硫電池的能量密度達(dá)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(jì)劃2013年能量密度達(dá)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(shí)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(xué)活性；（3）反應(yīng)過程中，正負(fù)極材料的體積變化巨大負(fù)極鋰被消耗而使體積縮減，同時(shí)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(fù)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(xué)反應(yīng)伴隨電化學(xué)反應(yīng)同時(shí)發(fā)生，過程極其復(fù)雜，反應(yīng)機(jī)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(dǎo)體與硫復(fù)合，達(dá)到提高導(dǎo)電性的目的。通過設(shè)計(jì)導(dǎo)電相的結(jié)構(gòu)使其具有吸附多硫化物的能力，或者改進(jìn)電池電解液體系。鋰負(fù)極的保護(hù)。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(dǎo)電材料的復(fù)合、納米金屬氧化物對硫單質(zhì)的包覆等，以達(dá)到提高硫正極導(dǎo)電率、抑制多硫化物溶解的目的。硫/碳復(fù)合材料10-60次循環(huán)后比容量500-1000mAh/g硫/碳納米管復(fù)合物60次循環(huán)后比容量500-700mAh/g硫/聚合物復(fù)合材料較50次循環(huán)后290mAh/g有所改善硫/金屬氧化物復(fù)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(dǎo)電相間緊密接觸電極與電解質(zhì)間的界面穩(wěn)定硫與導(dǎo)電相間的接觸除了與導(dǎo)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(dòng)物膠。2）環(huán)糊精作為黏結(jié)劑，硫-聚丙烯腈復(fù)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(dǎo)率、寬電化學(xué)窗口和對鋰化學(xué)穩(wěn)定等。鋰硫電池電解質(zhì)體系分為液態(tài)有機(jī)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(jī)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(fù)極表面形成保護(hù)層。單一的線形醚類作溶劑時(shí)會過多地溶解多硫化物而導(dǎo)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(jī)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(jī)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(fù)極研究進(jìn)展實(shí)際應(yīng)用中鋰負(fù)極存在以下問題：鋰負(fù)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(jìn)行表面修飾非常必要。17精選ppt課件2021負(fù)極研究進(jìn)展在含有乙二醇二甲基丙烯酸酯的有機(jī)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(hù)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(fù)極.18精選ppt課件202119精選ppt課件2021前景展望在保證硫極導(dǎo)電性的同時(shí)，提高正極中硫的含量。設(shè)計(jì)穩(wěn)定的導(dǎo)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(dǎo)率的固態(tài)電解質(zhì)。20精選ppt課件2021參考文獻(xiàn)梁宵,溫兆銀,劉宇.高性能鋰硫電池材料研究進(jìn)展[J].化學(xué)進(jìn)展