锂硫电池的多步电化学反应

1983年，以色列Tel—Aviv大学Yamin和Peled等就开始研究了室温下单质硫在有机溶剂电解质溶液中的电化学性质[1]。与锂离子电池中锂离子在电极材料中的脱嵌反应不同，锂硫电池正极反应是通过S-S键的电化学裂分和重新键合来实现的。放电时硫正极中锂离子和单质硫完全反应时的电化学反应。
但在实际的放电过程中，硫还原过程经历多步电极反应，生成多种多硫化锂中间产物，如Li2S8、Li2S4、Li2S2和Li2S等。现阶段研究认为，锂硫电池的放电过程主要分为两个相变的多电子传递步骤。室温下典型的锂硫电池放电曲线具有两个放电平台：一个是2．4V左右的高放电平台，对应于环状的单质硫接受电子生成一系列的多硫化锂(Li2Sx，4≤x≤8)；另一个是2.1V左右的低放电平台，对应于高聚态的多硫化锂进一步还原生成低聚态的多硫化锂(Li2Sx,1≤x≤4)。