锂硫电池发展面对的问题有什么？

锂硫电池发展面对的问题

锂-空电池的可行性，收集了这么多世纪的问题，可以说一直很困惑。看看锂硫电池，负极选择锂金属，正极选择硫，硫容量非常高，达到1600毫安时/克，这就是我们研究它的原因。

但是锂硫电池也有一些痛点，其中第一个痛点是电极循环不良。当硫电极放电时，硫化锂不是直接出现，而是逐渐回收，同时出现硫化锂中间产物;锂多硫化物会溶解在电解液中，造成溶解和损失。一方面，溶解的多硫化锂会分散到负极进行回收，然后氧化到正极，出现流化效应，导致库仑功率低，自放电高。另一方面，在充电过程中，溶解的多硫化锂也会优先堆积在阳极表面，由于外部孔的堵塞导致电极失活。因此，电极的循环功能很差。

现在，科学界的方法是利用多孔碳数据来阻挡和吸附多硫化物离子，减少其溶解和损失。这一策略在学术上似乎很有效，但实际应用却很有限。两者之间的重要差别是，实验室的研究工作是基于小纽扣电池，电极很薄，硫负荷不高，总硫水平约为几毫克;另一方面，实用电池有更高的硫含量(g)，更厚的电极和更高的单位硫负荷。

锂硫电池的第二个问题是锂阳极的充电，这也是在短时间内难以解决的问题。电化学反应是将几个过程串联起来所必需的。第一个过程是将反应从溶液体转移到电极表面，称为液相传质。第二个过程是反应物在电极表面获得或失去电子并形成产物的过程，称为电化学反应物。哪个速度慢，电极响应由哪个过程控制。

锂电极的电子交换过程非常快，所以液相转移是其反应控制过程，即锂离子从溶液体到电极表面的转移相对缓慢。这导致了一些问题。在实际应用中，液相转移受到对流的影响。只要有重力，就会有对流。在锂离子生长快的地方，锂离子之间的运输间隔越短，锂离子的积累速率越快，这就是锂的树突生长的原因。

当然，正极和负极之间的间距不同，电流分布也不同，这也是锂枝晶生长的一个重要原因。显然，这些因素在实际电池中是难以防止的，因此，由枝晶生长引起的充电问题并不是不可能的，但仍然很难找到有效的解决办法。

第三个问题是锂-硫电池的能量密度很低，可能只有磷酸铁锂的能量密度可以与之相比。因为硫是绝缘体，让它导电，让它回声，让它分散，所以要选择很多高比表面积的碳，导致硫碳复合材料的数据密度很小;另外，硫的反应是先溶解后积累，所以在电极上要有大量的液相输送通道。

但是现在大多数锂硫电池的硫电极板都不能被压制，镀层的种类是什么，孔隙率是非常高的，所以它的体积能量密度是非常低的。关于汽车，尤其是乘用车，当能量密度达到一定值时，体积能量密度变得更加重要，因为乘用车没有那么多的局部电池。所以从这个意义上讲，至少在汽车动力领域，锂硫电池是不被看好的。