锂硫电池简介

锂硫电池简介1锂硫电池基本介绍1锂硫电池基本介绍2锂硫电池存在的主要问题CONTANTS3提升锂硫电池性能的策略CONTANTS3提升锂硫电池性能的策略4锂硫电池产业化进程4锂硫电池产业化进程Chapter1锂硫电池基本介绍锂硫电池基本介绍容量能量密度相对较低（磷酸铁容量能量密度相对较低（磷酸铁锂电池）锂离子足锂离子足l低能量密度l低安全性能性安全性能差（三元电池）性安全性能差（三元电池）成本锂硫电池基本介绍高能量密度低成本锂硫电池基本介绍正极活性物质：单质硫正极活性物质：单质硫(S)负极活性物质：金属锂(Li)电解液：1MLiTFSI(DOL:DME=1:1)隔膜：PP/PE隔膜平均电压：2.平均电压：2.1V放电电极反应：负极：Li→Li++e-01.锂硫电池基本介绍放电过程正极相变S8Li2S8Li2S6Li2S4Li2S2Li2S、Li2S2、Li2S不溶于电解液Li2S8、Li2S6、Li2S4易溶于电解液Chapter2Li-S电池存在的主要问题Li-S电池存在的主要问题1.1.活性物质S导电性差,电导率仅为-30Scm-1（磷酸铁锂电导率为10-9Scm-1，NCM电导率为10-3Scm-1，磷酸锰铁锂仅为10-13Scm-1）2.多硫化锂的穿梭效应3.单质S的体积膨胀（S→Li2S体积膨胀80%）4.锂枝晶Li-S电池存在的主要问题导电性差导电性差穿梭效应穿梭效应体积膨胀体积膨胀锂枝晶锂枝晶S和Li2S导电性充放电过程中产生的单质S的密度为差，无法构成多硫化锂易溶于电解2.03g/cm-3，极普遍存在的完整的导电网液，会从正极穿梭至Li2S的密度为问题，锂离子络，容量无法负极，与金属锂发生在负极被还原发挥，电池内反应，生成Li2S沉积电过程产生80%后无法快速有阻大，极化大，在负极表面，造成不的体积变化，序的沉积，导容量衰减迅速可逆锂损失电极发生破裂致枝晶的产生Chapter3提升锂硫电池性能的策略提升锂硫电池性能的策略提高电极导电性抑制穿梭效应缓解体积膨胀抑制锂枝晶生长提升锂硫电池性能的策略——导电性改善KB-Te0.016S0.984构建导电载体硫颗粒纳米化提升锂硫电池性能的策略——抑制穿梭效应物理限域MXene化学吸附锚定VN/多孔石墨提升锂硫电池性能的策略——抑制穿梭效应催化多硫化锂迅速转化为Li催化多硫化锂迅速转化为Li2S,减少多硫化锂的穿梭1.载体上负载催化剂，与硫组成复合电极2.载体上负载催化剂，涂敷在隔膜上提升锂硫电池性能的策略——缓解体积膨胀结构设计中空结构设计，缓解体积膨胀提升锂硫电池性能的策略——抑制锂枝晶生长成膜添加剂六氟环三磷腈(HFPP)lN原子上孤对电子促进锂离子的均匀扩l2D平面结构增强SEI稳定性高杨氏模量设计介孔SiO2纳米片薄膜l杨氏模量：8.2Gpal抑制锂枝晶生长的杨氏模量＞6.2GpaChapter4锂硫电池产业化进程锂硫电池产业化进程国外知名企业：OXis、SionPower、韩国LG新能源SionPower:2010年7月实现锂硫电OXis:2017年9月，Oxis公司将最新一代能量池在大型无人机上的使用，白天使型锂硫电池共给NASA喷漆推进实验室进行用太阳能电池运行，并对锂硫电池测试，计划将锂硫电池应用于无人机、高空充电，晚上飞行时的动力来源于锂飞机以及地球和星际飞行任务等。硫电池韩国LG新能源：已装配无人机测试电池2014年9月该公司的锂硫电池再次应长效性，锂硫电池的能量密度为410wh/kg，正极用硫碳复合物，负极用锂金属，预计用于“Zephyr正极用硫碳复合物，负极用锂金属，预计锂硫电池产业化进程中国知名企业:中科派思储能、南京骊电新能源、亿纬锂能中科派思储能：该公司是大连物化所以锂硫电池技术实现产业化的合资公司，现已建成了6700余平现代化锂硫电池生产车间和生产自动线，产能300万Ah/年，是我国第一家专门从事锂硫电池生产和销售的公司。2018年11月，我国第一架由锂硫电池驱动的大翼展高空无人机在我国西北某机场首飞成功，该无人机使用的锂硫电池系统是由大连物化所陈剑团队所研发。中国南京骊电新能源公司：2021年发布的锂硫电池能量密度为350Wh/Kg，电池循环寿命达到1000次锂硫电池产业化进程亿纬锂能：公司围绕锂硫电池产业化取得了一定的成果，实现活性物质载量＞8mg/cm2电极中试线制备；开发超薄金属锂全自动化叠片技术，实现30μm锂金属全自动化叠片，14Ah锂硫软包电池首圈可逆能量密度达400Wh/kg，但循环仅101周。目前国内研发的锂硫电池在比能量等指标上已经达到国际先进水平，但该技术基本处于实验室研发阶段，大多数