鋰硫電池(chi)(chi)是(shi)以硫元素為電池(chi)(chi)正極，金(jin)屬鋰為負極的一種(zhong)鋰電池(chi)(chi)。鋰硫電池(chi)(chi)自身的不足限制了其(qi)商業化(hua)(hua)應(ying)(ying)用，而(er)鋰硫電池(chi)(chi)材(cai)料的改(gai)(gai)性研究是(shi)改(gai)(gai)善電池(chi)(chi)各方面性能的關鍵之一，對于提(ti)高導電性、抑制穿梭效應(ying)(ying)、減輕鋰電極腐(fu)蝕、改(gai)(gai)良電池(chi)(chi)電化(hua)(hua)學性能等具有重要(yao)作(zuo)用。

　　鋰(li)硫電(dian)池正(zheng)極(ji)材料改(gai)性(xing)

　　鋰硫(liu)電(dian)池正極(ji)材料的(de)(de)改性包(bao)括硫(liu)與導電(dian)材料的(de)(de)復合、納米(mi)金(jin)屬氧化物對硫(liu)單質的(de)(de)包(bao)覆(fu)等，目的(de)(de)是(shi)提高硫(liu)正極(ji)導電(dian)率、抑制多硫(liu)化物溶解。

　　1、硫/碳復合材(cai)料

　　可以將盡可能(neng)多的(de)(de)(de)(de)單質硫(liu)(liu)(liu)填(tian)充到介孔碳(tan)(tan)材料的(de)(de)(de)(de)孔隙中制成(cheng)高硫(liu)(liu)(liu)含量的(de)(de)(de)(de)碳(tan)(tan)硫(liu)(liu)(liu)復(fu)合正極材料，既(ji)能(neng)保(bao)證電(dian)池的(de)(de)(de)(de)高容(rong)量，又可通過減少硫(liu)(liu)(liu)的(de)(de)(de)(de)顆粒(li)度(du)和(he)離(li)子(zi)、電(dian)子(zi)的(de)(de)(de)(de)傳導(dao)距離(li)增加硫(liu)(liu)(liu)的(de)(de)(de)(de)利用率。利用碳(tan)(tan)材料高比表(biao)面(mian)的(de)(de)(de)(de)強吸(xi)附特性抑制放(fang)電(dian)產(chan)物的(de)(de)(de)(de)溶解和(he)向負極的(de)(de)(de)(de)遷移，減小自放(fang)電(dian)和(he)多硫(liu)(liu)(liu)化物離(li)子(zi)穿梭效應，避免在充放(fang)電(dian)時的(de)(de)(de)(de)不導(dao)電(dian)產(chan)物在碳(tan)(tan)粒(li)外表(biao)面(mian)沉積成(cheng)絕緣層，從而減輕(qing)極化并延(yan)長循環壽命。

　　2、硫/碳納米管復合材料

　　多壁碳納米管具有(you)高比表面積和大量微(wei)孔，這些微(wei)孔能夠(gou)成(cheng)為硫的(de)分散基體(ti)，使硫達到納米化的(de)分散狀態(tai)。

　　3、硫/金屬(shu)氧化物復合材(cai)料(liao)

　　硫/金(jin)屬(shu)氧化(hua)物(wu)復合材料(liao)是在含硫材料(liao)的(de)(de)表(biao)面(mian)包覆(fu)一層(ceng)具有(you)離子選擇性(xing)的(de)(de)過渡金(jin)屬(shu)硫化(hua)物(wu)或氧化(hua)物(wu)顆粒，能夠減(jian)少多硫化(hua)物(wu)及(ji)其還原產物(wu)在電(dian)解液中(zhong)的(de)(de)溶解，從而提高(gao)電(dian)池的(de)(de)循(xun)環(huan)可逆性(xing)。

　　鋰硫電池負(fu)極材料改性(xing)

　　鋰(li)(li)硫電池負極(ji)材料的改性(xing)主(zhu)要(yao)是(shi)針對(dui)鋰(li)(li)金(jin)(jin)(jin)屬電極(ji)進(jin)行表面(mian)修飾(shi)。金(jin)(jin)(jin)屬鋰(li)(li)化學性(xing)質(zhi)非常活(huo)潑，電極(ji)過(guo)程中(zhong)易與(yu)電解質(zhi)溶液發生反(fan)應生成表面(mian)膜，增加電池的極(ji)化。而在充放電的過(guo)程中(zhong)，有一部分鋰(li)(li)會(hui)失去活(huo)性(xing)，成為不可逆的死鋰(li)(li)。且由于鋰(li)(li)表面(mian)的不均勻性(xing)，表面(mian)可能會(hui)生成鋰(li)(li)枝(zhi)晶，造成安全性(xing)問題(ti)。因此，對(dui)鋰(li)(li)金(jin)(jin)(jin)屬電極(ji)進(jin)行表面(mian)修飾(shi)非常必要(yao)。

　　鋰硫電(dian)池(chi)隔(ge)膜材料改性

　　對鋰硫電池隔膜(mo)(mo)的改性工作集中于對高(gao)性能(neng)涂層(ceng)材(cai)(cai)料的設計與合成(cheng)，以及(ji)對新型隔膜(mo)(mo)材(cai)(cai)料的開(kai)發，包括碳(tan)涂層(ceng)隔膜(mo)(mo)、元(yuan)素摻(chan)雜碳(tan)涂層(ceng)隔膜(mo)(mo)、金(jin)屬氧化(hua)物/碳(tan)復合涂層(ceng)隔膜(mo)(mo)等。

　　1、碳(tan)涂層隔膜改性

　　碳(tan)涂層隔膜改性是將(jiang)不同的碳(tan)材(cai)料復合或添加特殊試劑以激活碳(tan)涂層，提高電(dian)池導電(dian)率(lv)。

　　2、元素摻雜碳(tan)涂層隔膜

　　物理吸附和排斥作(zuo)用(yong)能(neng)在(zai)很(hen)大程度(du)上攔(lan)截(jie)多硫化物，但(dan)元素(su)摻雜能(neng)從化學(xue)鍵合作(zuo)用(yong)入手，增強隔膜改性材料(liao)的化學(xue)吸附作(zuo)用(yong)，常見的摻雜元素(su)有氮、硫、氧等。

　　3、金(jin)屬(shu)氧化物(wu)涂(tu)層隔膜

　　納(na)米級金屬氧(yang)(yang)化物(wu)比表面積(ji)大(da)，吸(xi)附力(li)良好，對還原反應(ying)有(you)催(cui)化作(zuo)用(yong)(yong)，近年來被(bei)廣泛應(ying)用(yong)(yong)于提高鋰硫(liu)電池的(de)性能。常見(jian)的(de)金屬氧(yang)(yang)化物(wu)包括(kuo)：氧(yang)(yang)化鋁、氧(yang)(yang)化釕(liao)、氧(yang)(yang)化錳、氧(yang)(yang)化鈰、二氧(yang)(yang)化鈦(tai)等。

　　氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鋁作(zuo)為金屬氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物之一，具有很強(qiang)的(de)吸附力(li)、催化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)活性和耐(nai)高溫特性，將其涂覆到隔膜上不僅可(ke)以改進(jin)隔膜的(de)導電性，還能提高隔膜的(de)熱化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學穩(wen)定性。氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)釕是高度導電催化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)材(cai)料，可(ke)以增強(qiang)多(duo)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鋰的(de)還原(yuan)反應(ying)，配合均勻分布(bu)的(de)球形(xing)多(duo)孔網絡能進(jin)一步提高硫(liu)的(de)利用率。

　　目(mu)前，以(yi)三元材料(liao)為正極(ji)的(de)(de)(de)(de)鋰(li)(li)離子(zi)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)，其能(neng)量密(mi)度難以(yi)超過350Wh/kg，制造(zao)400Wh/kg以(yi)上的(de)(de)(de)(de)二次電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)則需要(yao)開發(fa)新的(de)(de)(de)(de)鋰(li)(li)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)體系(xi)。利用(yong)硫(liu)作為正極(ji)材料(liao)的(de)(de)(de)(de)鋰(li)(li)硫(liu)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)，硫(liu)的(de)(de)(de)(de)理(li)論(lun)比容量和電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)理(li)論(lun)比能(neng)量遠高(gao)(gao)于目(mu)前商業化的(de)(de)(de)(de)鋰(li)(li)離子(zi)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)，鋰(li)(li)硫(liu)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)體系(xi)或將成為高(gao)(gao)能(neng)新型(xing)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)(de)(de)(de)主(zhu)要(yao)研究方向(xiang)之一(yi)，為鋰(li)(li)電(dian)(dian)領域的(de)(de)(de)(de)發(fa)展和探索提供更多(duo)思路和可(ke)能(neng)。

推薦您閱讀粉體行業資訊、了解工業產品技術、熟悉更多超微粉碎產品百科知(zhi)識，助您選設備(bei)不求人。