什么是锂硫电池？锂硫电池有什么特点？

2020-12-31 08:25

近日，媒体纷纷宣传锂硫电池获得新突破，可令电动汽车续航达到1000公里。那么，什么是锂硫电池，它与当前主流的锂离子电池有什么异同？

锂硫电池是锂电池的一种，是以硫元素作为电池正极，金属锂作为负极的一种锂电池。单质硫在地球中储量丰富，具有价格低廉、环境友好等特点。利用硫作为正极材料的锂硫电池，其材料理论比容量和电池理论比能量较高，分别达到 1675m Ah／g 和 2600Wh／kg ，远远高于商业上广泛应用的钴酸锂电池的容量。并且硫是一种对环境友好的元素，对环境基本没有污染，是一种非常有前景的锂电池。

对比而言，锂硫电池的能量密度可超500Wh／kg，明显优于锂离子电池的极限能量密度300Wh／kg。

锂硫电池一般采用单质硫作为正极，金属锂片作为负极，它的反应机理不同于锂离子电池的离子脱嵌机理，而是电化学机理。

锂硫电池以硫为正极反应物质，以锂为负极。放电时负极反应为锂失去电子变为锂离子，正极反应为硫与锂离子及电子反应生成硫化物，正极和负极反应的电势差即为锂硫电池所提供的放电电压。在外加电压作用下，锂硫电池的正极和负极反应逆向进行，即为充电过程。

根据单位质量的单质硫完全变为S2－所能提供的电量可得出硫的理论放电质量比容量为1675 mAh／g，同理可得出单质锂的理论放电质量比容量为3860 mAh／g。锂硫电池的理论放电电压为2．287V，当硫与锂完全反应生成硫化锂（Li2S）时。相应锂硫电池的理论放电质量比能量为2600 Wh／kg。

锂硫电池主要存在三个主要问题：1、锂多硫化合物溶于电解液；2、硫作为不导电的物质，导电性非常差，不利于电池的高倍率性能；3、硫在充放电过程中，体积的扩大缩小非常大，有可能导致电池损坏。