锂硫电池存在容量衰减、循环寿命短及库仑效率低等问题

单质硫虽然具有高比容量、低造价、环境友好等优点，但锂硫电池却存在着容量衰减快、循环寿命短的问题，并且存在因多硫化锂在电解质中溶解引起的“飞梭”现象(shuttlemechanism)，导致电池充放电的库仑效率低、活性物质流失并腐蚀负极。Cheon等研究表明，锂硫电池容量衰减的首要原因是电极结构形貌的破坏。Yuan等采用电化学交流阻抗谱(EIS)、XRD／SEM和EDS方法考察了硫正极的电化学反应过程，对硫／炭黑／PVDF-HFP(6：3：1)正极材料组装的Li／S原型电池进行充放电测试结果表明，放电过程分为两个阶段：在第一阶段(2.5～2.05V)中，单质硫还原生成可溶性多硫化物，并伴随可溶性多硫化物还原为Li2Sx(x>4)的过程；在第二阶段(2.05～1.5V)中，可溶性多硫化物“。S进一步还原生成Li2S固态膜，并覆盖到碳基复合材料表面。而在充电过程中，Li2S只能氧化生成可溶性多硫化物Li2Sx(x>4)，而不能完全氧化成硫单质。这就导致了Li／S电池容量的不可逆衰减。从EIS中可以看出，第一阶段和第二阶段的速控步骤分别为相间电荷传递过程和传质过程。