新型鋰硫電

1. 鋰硫電池中shuttle effect是什麼意思

Shuttle Effect 也叫穿來梭效應，指的是在充自放電過程中，正極產生的多硫化物 (Li2Sx) 中間體溶解到電解液中，並穿過隔膜，向負極擴散，與負極的金屬鋰直接發生反應，最終造成了電池中有效物質的不可逆損失、電池壽命的衰減、低的庫倫效率。
為了一直穿梭效應，主要是在正極用高比表面積的具有孔結構的載體（如石墨烯、碳管等）對硫和多硫化物進行物理吸附和禁錮，再進一步的是對載體進行化學修飾，修飾上活性位點，以實現化學吸附。

2. 用元素分析能比較准確地測定l鋰硫電池正極材料的硫含量嗎

克服鋰/硫電池極材料單質硫導電性差、放電產物部溶解導致電池性能降等問題,主鏈回導答電、側鏈儲能思路,設計並探索種新型極材料硫化碳炔. 通元素析、^13C NMR譜、Raman光譜及熱析測試技術含碳炔結構碳材料與單質硫同溫度共熱產物進行表徵. 結證明,300 ℃所產物數硫硫鏈形式化合sp^2雜化碳主鏈,接近理想硫化碳炔結構. 該材料放電容量高,電流性能(400 mA/g電流密度放電比容量773 mA·h/g),循環性能較(50循環,具350 mA·h/g容量),證明材料設計思路行

3. 鋰硫電池的比容量是多少

電池的容量計算公式為=26.8n/M（Ah/g），在鋰硫電池中一般只算正極材料，S變成S2-，帶入公式n=2，M=32，結果為1675mAh/g。

鋰硫電池是基於電化學反應的基礎上的一類二次電池。鋰硫電池不像鋰離子電池一樣是簡單的脫嵌鋰離子的過程，而是一個電化學反應過程。

鋰硫電池發生了固態－液態－固態轉變，這也是鋰硫電池更具挑戰性的原因之一，鋰硫電池放電工作中正極會產生大量副產物。

單質硫及反應和產生的硫化物電子導電性差，導致內阻增加，不利於電池的高倍率性能。

同時，在充放電過程中，硫的體積會發生膨脹變化，這會導致電極內部結構塌陷，大量活性物質喪失。

另外，產生的一系列硫化中間產物容易溶解於電解質當中，產生的硫離子擴散到負極端，腐蝕負極金屬鋰電極。

最後，金屬鋰電極還會向外接枝生長，回導致電池短路以及嚴重的安全問題。

(3)新型鋰硫電擴展閱讀：

鋰硫電池以硫為正極反應物質，以鋰為負極。放電時負極反應為鋰失去電子變為鋰離子，正極反應為硫與鋰離子及電子反應生成硫化物，正極和負極反應的電勢差即為鋰硫電池所提供的放電電壓。

在外加電壓作用下，鋰硫電池的正極和負極反應逆向進行，即為充電過程。根據單位質量的單質硫完全變為S2－所能提供的電量可得出硫的理論放電質量比容量為1675mAh／g，同理可得出單質鋰的理論放電質量比容量為3860mAh／g。

鋰硫電池的理論放電電壓為2．287V，當硫與鋰完全反應生成硫化鋰（Li2S）時。相應鋰硫電池的理論放電質量比能量為2600Wh／kg。

4. 鋰硫電池中，能量密度達2600Wh/kg怎麼算來的

這里電壓是按2.2V計算的，如果按2.28V計算會更高

補充：理論放電電壓可以按照化學能完全轉化為電能進行理論計算

5. 鋰硫電池為什麼不是鋰離子電池

鋰硫電復池是鋰電池的一制種，截止2013年尚處於科研階段。鋰硫電池是以硫元素作為電池正極,金屬鋰作為負極的一種鋰電池。比容量高達1675mAh/g，遠遠高於商業上廣泛應用的鈷酸鋰電池的容量（<150mAh/g）。並且硫是一種對環境友好的元素，對環境基本沒有污染，是一種非常有前景的鋰電池。

供參考。

6. 鋰硫電池的存在的問題

鋰硫電池主要存在三個主要問題：1、鋰多硫化合物溶於電解液；2、硫作為不導電的物質，導電性非常差，不利於電池的高倍率性能；3、硫在充放電過程中，體積的擴大縮小非常大，有可能導致電池損壞
鋰硫電池存在的問題主要有
第一、單質硫的電子導電性和離子導電性差，硫材料在室溫下的電導率極低(5.0×10-30S·cm-1)，反應的最終產物Li2S2和Li2S也是電子絕緣體，不利於電池的高倍率性能
第二、為鋰硫電池的中間放電產物會溶解到有機電解液中,增加電解液的黏度，降低離子導電性。多硫離子能在正負極之間遷移，導致活性物質損失和電能的浪費。（Shuttle效應）。溶解的多硫化物會跨越隔膜擴散到負極,與負極反應,破壞了負極的固體電解質界面膜(SEI膜)。
第三、鋰硫電池的最終放電產物Li2Sn(n=1~2)電子絕緣且不溶於電解液,沉積在導電骨架的表面;部分硫化鋰脫離導電骨架,無法通過可逆的充電過程反應變成硫或者是高階的多硫化物,造成了容量的極大衰減。
第四、硫和硫化鋰的密度分別為2.07和1.66g·cm-3,在充放電過程中有高達79%的體積膨脹/收縮,這種膨脹會導致正極形貌和結構的改變,導致硫與導電骨架的脫離,從而造成容量的衰減;這種體積效應在紐扣電池下不顯著,但在大型電池中體積效應會放大,會產生顯著的容量衰減，有可能導致電池的損壞，巨大的體積變化會破壞電極結構
第五、鋰硫電池使用金屬鋰作為負極,除了金屬鋰自身的高活性,金屬鋰負極在充放電過程會發生體積變化,並容易形成枝晶。
第六、鋰硫電池實驗室規模的研究開展較多,單位面積上硫載量一般都在3.0mg·cm-2以下,開展高負載量極片的研究對於獲得高性能鋰硫電池具有重要價值。

7. 鋰硫電池 硫不跟鋁集流體反應嗎

這個問題很有意思。
我專門查了一些鋁硫電池以及一個說Al能反應的文章。但是實版際上我認為是不能的。
首先權，Al的腐蝕電位在3V以上，在常用的鋰硫電池電解液中，Al離子是不能溶解的。S和Al3+生成Al2S3的電位在1V左右，也不在通常的測試電壓范圍內。從這個角度上來說，Al不能變成離子和S反應。
而S倒是有可能沉積到Al表面，和Al進行固固反應。但是這個固固反應擴散應該是非常之滿，基本上只能反應一薄層。
不過最近有一篇AFM非說Al和S反應，不過裡面給的證據並不充足。在實際電池中，也幾乎觀察不到Al表面有腐蝕的現象。
另外，如果Al會和S反應，鋰硫電池都做這么多年了，肯定早就有人發現了。

8. 鋰硫電池屬於鋰離子電池嗎

鋰硫電池是鋰電池的一種，截止2013年尚處於科研階段。鋰硫電池是以硫元素作為電池正極,金屬鋰作為負極的一種鋰電池。比容量高達1675mAh/g，遠遠高於商業上廣泛應用的鈷酸鋰電池的容量（<150mAh/g）。並且硫是一種對環境友好的元素，對環境基本沒有污染，是一種非常有前景的鋰電池。
中文名：鋰硫電池
比容量：高達1675mAh/g
電池正極： 硫元素
電池負極：金屬鋰

鋰硫電池以硫為正極反應物質，以鋰為負極。放電時負極反應為鋰失去電子變為鋰離子，正極反應為硫與鋰離子及電子反應生成硫化物，正極和負極反應的電勢差即為鋰硫電池所提供的放電電壓。在外加電壓作用下，鋰硫電池的正極和負極反應逆向進行，即為充電過程。根據單位質量的單質硫完全變為S2-所能提供的電量可得出硫的理論放電質量比容量為1675 mAh/g，同理可得出單質鋰的理論放電質量比容量為3860 mAh/g。鋰硫電池的理論放電電壓為2.287V，當硫與鋰完全反應生成硫化鋰（Li2S）時。相應鋰硫電池的理論放電質量比能量為2600 Wh/kg。

硫電極的充電和放電反應較復雜，截止2013年對硫電極在充電和放電反應中產生的中間產物還沒有明確的認識。鋰負極與硫正極的充放電反應如式（1-1）至式（1-4）所示，硫電極的放電過程主要包括兩個步驟，分別對應兩個放電平台。式（1-2）對應S8的環狀結構變為Sn2-（3≤n≤7）離子的鏈狀結構，並與Li+結合生成Li2Sn，該反應在放電曲線上對應2.4—2.1V附近的放電平台。式（1-3）對應Sn2-離子的鏈狀結構變為S2-和S22-並與Li+結合生成Li2S2和Li2S，該反應對應放電曲線中2.1—1.8V附近較長的放電平台，該平台是鋰硫電池的主要放電區域。Yuan Lixia等人研究了鋰硫電池中硫正極的電化學反應過程。他們認為放電時位於2.5—2.05V電位區間對應單質硫還原生成可溶的多硫化物及多硫化物的進一步還原，位於2.05—1.5V電位區間對應可溶的多硫化物還原生成硫化鋰固態膜，它覆蓋在導電碳基體表面。充電時，硫電極中Li2S和Li2S2被氧化S8和Sm2-（6≤m≤7），並不能完全氧化成S8，該充電反應在充電曲線中對應2.5—2.4V附近的充電平台。

9. 鋰硫電池的前景如何，國內外電池的發展趨勢又是怎樣

鋰硫電池與現在市場比較主流的磷酸鐵鋰電池相比，有著許多明顯優勢，內具有電容池能量密度大，造價低的特點，是新能源車用動力電池的理想選擇。理論上鋰硫電池的性能會非常先進，但是將理論變成現實產品還是有非常大難度。