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江蘇鳳谷節(jié)能科技有限公司 2020-07-24 點(diǎn)擊597次
電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置，理論上要求電極活性物質(zhì)為電子/離子導(dǎo)體或半導(dǎo)體，常規(guī)電極材料均具備這-特性。而硫磺及其所有充放電產(chǎn)物均為電子/離子絕緣體，這就注定了硫作為電池活性物質(zhì)時(shí)，反應(yīng)歷程跟常規(guī)活性材料不同。通常硫電極反應(yīng)為濟(jì)解-沉積歷程(dissolving-deposition)，即放電時(shí)衣面硫參與反應(yīng)后，形成多硫離子并發(fā)生濟(jì)解，暴露出內(nèi)部活性物質(zhì)，再進(jìn)一步反應(yīng):充電時(shí)多硫離子被氧化，在正極集流體.上形成硫顆粒，也可以理解為在正極屯鍍硫。
該類(lèi)“流動(dòng)硫”(Mobile sulfur)反應(yīng)簡(jiǎn)單易行，只要選擇不與多硫離子發(fā)生反應(yīng)的溶劑，如醚類(lèi)(DME)、離子液體和聚合物(PEO)等均可以順利進(jìn)行。并且電極中硫含雖可調(diào)空間大，有利于充分發(fā)揮鋰硫電池向比能優(yōu)勢(shì)。但該歷程也帶來(lái)眾多不利，多硫離子溶解穿梭木身意味活性物質(zhì)流動(dòng)，引起充放電庫(kù)侖效率低和自放電率向，并潛在腐蝕鋰負(fù)極。為了解決硫磺及其產(chǎn)物絕緣這-根源性問(wèn)題，我們最早提出將硫填充到活性炭中心，尤其是2017年Nazar教授葉報(bào)道CMK-3有序碳基體以來(lái)，幾乎可能想到的基體，包括種類(lèi)、形貌、甚至兼具催化功能的基體，以及多功能阻擋層，均受到了廣泛研究。結(jié)合物理吸附、化學(xué)吸附、導(dǎo)電聚合物包覆、多孔層阻擋等方法，緩解了多硫離子的溶解流失，在提升硫活性物質(zhì)利用率、循壞穩(wěn)定性、倍率放電能力等方血取得了顯著成效。
然而，根據(jù)多孔電極理論，在有機(jī)電解液體系中電極衣血的極化遠(yuǎn)大于其內(nèi)部，溶解的多硫離子在隨后的充電過(guò)程中會(huì)優(yōu)先還原沉積在電極衣而，導(dǎo)致分散在電極內(nèi)部的硫逐漸轉(zhuǎn)移至電極表而，逐漸引起電極表面的堵塞和失活。鳳谷節(jié)能鋰電粉體燒結(jié)回轉(zhuǎn)窯對(duì)電解質(zhì)兼容性比較寬泛，凝膠、半固態(tài)、類(lèi)固態(tài)或者準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)比較適合鋰硫電池，如能開(kāi)發(fā)出界電接觸優(yōu)良的全固態(tài)鋰硫?qū)τ谔嵘姵匮瓑膲勖桶踩砸饬x重大。
