锂硫电池的性能受电解液的影响吗

来源：太阳成集团  日期：2019-08-12 10:44  浏览量：次

　　锂硫电池的性能受电解液的影响吗？电解液是锂硫电池的重要组成部分,锂硫电池充放电时产生的多硫化锂易溶于电解液，导致活性物质减少，电池的循环性能变差，容量衰减。锂硫电池电解质盐要具备化学、电化学稳定性和较高的电导率，而电解液溶剂要具备较小的粘度以减小反应电阻，并具有较强抑制多硫化物溶解的能力阻止活性物质的损失，提高电池的循环性能。

　　锂硫电池的性能受电解液的影响吗？

　　目前，锂硫电池的使用越来越广泛了，但是有时候它的循环稳定性却不尽如人意，科学家们通过对其电解液的成分开展研究后终于找到了这个问题的答案。

　　为了确定电解液对锂硫电池的影响，研究团队利用LiTFSI和LiFSI做相关实验，LiTFSI和LiFSI是非常相似的两种电解液，仅仅是LiFSI比LiTFSI含有更少的碳和氟。他们利用环境分子实验室里的设备不断地测试电池充放电的能量，最后对电极做了调查分析。

　　他们发现用LiTFSI做电解液的锂硫电池当中，锂原子被硫原子束缚，在电极表面形成硫化锂(LiSx)。而用LiFSI做电解液时,则形成硫酸锂(LiSOx)。通过计算两种锂的化合物的结合紧密度,他们发现锂硫化物容易破裂释放锂。然而,硫酸锂是很难分开的，因此硫酸锂当中的氧元素是罪魁祸首。

　　对于锂硫电池这样一个液相电化学体系而言，除了电解液的种类以外，电解液的量也会对电池性能产生重要影响。

　　尤其是硫正极与电解液的比例，这是由于一方面降低电解液与正极的质量比，可以弱化可溶性多硫离子的不利影响，但另一方面会提高多硫离子溶液的粘度，从而导致电导率等性质的下降，最佳的电解液与正极质量比是可溶性多硫离子恰好可以自由迁移出正极区，此时在首圈放电过程刚好出现电压滞后现象。

　　锂硫电池的介绍

　　锂硫电池的理论比能量为2600WH/KG，被认为是继锂离子电池后最接近商业化的高比能量二次电池体系。基于锂硫电池的液态反应类型，一方面，多硫离子的溶解不可避免且对锂硫电池十分必要，但另一方面，活性物质利用率低和循环性能差是制约锂硫电池发展的关键因素，这些都与所用电解液的组成等密切相关，从电解液的角度改善高比能量锂硫电池的性能显然更为有效。

　　尽管与锂空气电池相比，锂硫电池的能量密度略低，但是使用过程中不受空气中水、二氧化碳和其他活性组分的影响，生产工艺也与锂离子电池相近，因此具有更大的研发价值。

　　更为重要的是，锂硫电池的正极活性物质（单质硫）价格低廉、来源广泛、环境友好，成为继锂离子电池之后最具发展潜力的储能体系之一。目前，美国、日本及欧洲的许多发达国家政府都在大力支持锂硫电池的技术开发。

　　锂硫电池电解液在电池内部的作用

　　1.在电极之间传导Li＋形成内电路；

　　2.在正极界面附近溶解和传输中间产物多硫化锂。由于多硫化锂在电解液中的溶解易造成飞梭效应以及金属锂的腐蚀，锂硫电池电解液除了要求对Ｌｉ＋具有很好的传导性外，还需能够抑制硫的溶解扩散。

　　据研究发现：大体积阳离子的锂硫电池电解液，并证实其能够有效提高多硫化物稳定性，延长锂硫电池的循环寿命。锂硫电池具有能量密度高、成本低、环境友好的优势，是国际储能领域的研究热点之一。