非活性硫化物抑制锂电池容量损失技术解析

【引言】

现在，可持续发展能源的迫切需要发展和完善大范围的能量储存的能力，例如风能和太阳能等等。电化学储能由于具有无污染，循环效率高，灵活性好等优点，被广泛研究。锂硫电池作为电化学储能的一种，其理论能量密度是2600WhKg-1,因此被人们认为是最有希望成为下一代储能电池之一。然而，该电池还存在着许多的缺陷，例如低电子电导率，多硫化物的沉降，体积效应和自放电等等。另外，还有可溶性含锂聚硫化物的生成降低了电池的性能。人们设计了一种大尺寸的半液流电池来改善电化学性能，然而在循环工程中由于大量的不可溶硫化的物的生成，导致电池的容量急剧下降。

【成果简介】

最近，美国斯坦福大学崔屹教授在Nat.commun.上报道了一种采用添加廉价的硫，并且通过搅拌边加热的方法来激活这种非活性硫化物，从而达到抑制电池容量损失的目的。单电池的容量可达0.9Ah,体积能量密度可达95Wh/L(3MLi2S8),这个数值大概是全钒流电池的4倍。并且在高浓度的Li2S8(5M)体积能量密度可达135Wh/L。该研究首次将活性材料的负载量提高到了0.125g/cm3(约有2gS在单个电池中)，并且取得了优异的性能。

【图文导读】

图1：方法示意图

（a）在加热搅拌过程中，非活性硫和硫颗粒的反应示意图；

（b）锂片在反应前后的对比图；

（c）锂片活化前后的对比图；

（d）LPS流电池系统示意图。

图2：非活性硫化物与硫反应

（a）不同反应时间下，非活性硫与金属锂在DOL/DME中发生反应；

（b）锂片在反应前后的对比图；

（c）锂片在反应前后的Raman曲线；

（d）活化后，锂片在5MLPS电解液下的电化学性能；

（e）活化后，锂片在5MLPS电解液下的电压曲线。