锂硫电池工作原理简述（锂硫电池充放电原理和存在的问题简单介绍）

锂硫电池是锂电池的一种，锂硫电池是以硫元素作为电池正极,金属锂作为负极的一种锂电池。单质硫在地球中储量丰富，具有价格低廉、环境友好等特色。运用硫作为正极资料的锂硫电池，其资料理论比容量和电池理论比能量较高，别离达到 1675m Ah/g 和 2600Wh/kg，远远高于商业上广泛应用的钴酸锂电池的容量（<150mAh/g）。

一、锂硫电池的充放电原理

典型的锂硫电池一般采用单质硫作为正极，金属锂片作为负极，它的反响机理不同于锂离子电池的离子脱嵌机理，而是电化学机理。锂硫电池以硫为正极反响物质，以锂为负极。放电时负极反响为锂失去电子变为锂离子，正极反响为硫与锂离子及电子反响生成硫化物，正极和负极反响的电势差即为锂硫电池所供给的放电电压。

在外加电压效果下，锂硫电池的正极和负极反向逆向进行，即为充电进程。根据单位质量的单质硫彻底变为S2-所能供给的电量可得出硫的理论放电质量比容量为1675 mAh/g，同理可得出单质锂的理论放电质量比容量为3860 mAh/g。锂硫电池的理论放电电压为2.287V，当硫与锂彻底反响生成硫化锂（Li2S）时。相应锂硫电池的理论放电质量比能量为2600 Wh/kg。

二、锂硫电池存在的问题

锂硫电池存在的问题主要有：

第一、单质硫的电子导电性和离子导电性差，硫资料在室温下的电导率极低(5.0×10-30S·cm-1)，反响的终究产品Li2S2和Li2S也是电子绝缘体，不利于电池的高倍率功能

第二、为锂硫电池的中心放电产品会溶解到有机电解液中,添加电解液的黏度，下降离子导电性。多硫离子能在正负极之间搬迁，导致活性物质损失和电能的浪费。（Shuttle效应）。溶解的多硫化物会跨越隔阂扩散到负极,与负极反响,损坏了负极的固体电解质界面膜(SEI膜)。

第三、锂硫电池的终极放电产品Li2Sn(n=1~2)电子绝缘且不溶于电解液,沉积在导电骨架的表面;部分硫化锂脱离导电骨架,无法通过可逆的充电进程反响变成硫或者是高阶的多硫化物,造成了容量的极大衰减。

第四、硫和硫化锂的密度别离为2.07和1.66g·cm-3,在充放电进程中有高达79%的体积膨胀/缩短,这种膨胀会导致正极描摹和结构的改变,导致硫与导电骨架的脱离,然后造成容量的衰减;这种体积效应在纽扣电池下不明显,但在大型电池中体积效应会放大,会发生明显的容量衰减，有或许导致电池的损坏，巨大的体积改变会损坏电极结构

第五、锂硫电池运用金属锂作为负极,除了金属锂自身的高活性,金属锂负极在充放电进程会发生体积改变,并简单形成枝晶。

第六、锂硫电池实验室规划的研究开展较多,单位面积上硫载量一般都在3.0mg·cm-2以下,开展高负载量极片的研究对于获得高功能锂硫电池具有重要价值。