锂硫二次电池研究进展

锂硫电池具有理论比容量高、价格低廉、环境友好等性质,是一种高性能的新型储能电池,在电动汽车及电子设备领域具有重要意义.然而,库伦效率低、循环性能差等问题导致锂硫电池还不能达到商业化应用的要求.本文从正极材料设计、电解液体系的优化、固态电解质的采用以及锂负极保护等方面全面总结了锂硫电池的最新研究进展,并对锂硫电池未来的发展方向进行展望.     

锂硫电池用隔膜材料的研究进展

锂离子电池在生产和生活中已经得到广泛应用，但也面临更高的使用要求和技术挑战，如能量密度较低等问题.凭借高理论能量密度和低成本等优势，锂硫电池被寄予厚望.但是，容量稳定性和安全性等问题成为锂硫电池技术发展的主要瓶颈.上述问题均与膜材料的结构和性能密切相关.在锂硫电池中，隔膜除发挥基本功能外，还需解决界面、硫穿梭及锂枝晶等问题，开发功能隔膜是解决电池上述问题的有效途径.基于涂层材料的特殊结构和理化性能对隔膜或隔膜/电极界面进行修饰是当前广泛选用的方法.本文针对锂硫电池的3大问题与隔膜材料的关系，总结了锂硫电池隔膜的研究进展，并对其未来发展方向提出展望.     

碳化钛类MXene基材料在锂硫电池中的应用研究进展

作为储能器件的重要一员,锂硫电池具有理论能量密度高、安全性好、成本低等优点,已成为目前最具前景的电源体系之一.但锂硫电池充放电过程中多硫化物的穿梭效应使其在长期循环过程中的性能衰减. MXene基材料具有优异的导电性和高比表面积,对多硫化锂具有强化学吸附和催化转化能力,能够有效避免多硫化物的穿梭效应,从而提高锂硫电池的循环稳定性和倍率性能.本工作简述了MXene基材料在锂硫电池中的应用优势,总结了MXene基复合材料在锂硫电池正极和隔膜中的应用研究现状,归纳了MXene基材料对锂硫电池穿梭效应的影响,最后,展望了MXene基材料在锂硫电池领域的未来研究方向.     

锂硫聚合物二次电池关键材料研究进展

报告了在复合型纳米硫正极材料、纳米储锂合金负极材料和用原位合成工艺掺入纳米二氧化硅的凝 胶型聚合物电解质的研制方面所取得的进展;所研制的复合型纳米硫正极材料与凝胶电解质及锂金属负极配合 制成扣式实验电池进行测试,容量已达到７００mAh桙g,发现该材料放电电压是现有锂钴氧材料放电电压的一半, 双电池串联可以与现有锂钴氧材料电池互换;采用微乳液新工艺合成的Cu－Sn纳米合金材料,以石墨与金属锡 复合的材料,以及以金属氧化物作为原料,采用乳液法制备碳微球镶嵌金属锡的球形复合材料等高容量负极材 料取得了较大的进展     

原位水解/熔融扩散法制备钛酸锂/硫复合正极及其在全固态锂电池中的应用

利用原位水解和熔融扩散技术制备钛酸锂/硫(LTO/S)复合材料,并以该复合材料为正极、金属锂为负极,结合PEO基聚合物固体电解质组装全固态锂电池。研究结果表明,电池充放电过程中钛酸锂和硫作为正极活性物质均提供了高容量,电池循环稳定性也得到了显著提高;当复合正极中钛酸锂与硫质量比为1:3、活性物质质量分数为80%时,电池的容量发挥和循环稳定性同时达到最佳;在60℃和0.2C测试条件下,循环100圈后电池比容量保持在801 mA·h/g,库仑效率达到99%。     

基于EDOT原位包覆碳硫复合物锂硫电池的正极设计及其性能研究

锂硫电池被认为是最有前途的高能量密度储能系统,但充电过程中多聚硫化物的溶解限制了活性材料的利用率和循环稳定性,影响了锂硫电池的实际应用.通过电化学聚合电解质中所含的3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)单体,使其在正极碳硫复合物表面原位形成聚乙烯二氧噻吩包覆层.在电池内部原位形成包覆层,可以增加电解液与活性物质的浸润性,提高Li+电导率,从而增加活性物质利用率.通过极性-极性键吸附多硫化物,抑制穿梭效应,从而提高循环稳定性.实验结果显示,添加50 mmol/L EDOT的锂硫电池的初始放电比容量为1155 mA·h/g,200次循环比容量仍高达770 mA·h/g,优于未添加EDOT的锂硫电池.     

基于LiFePO4基锂离子电池用低温电解质展望

橄榄石型磷酸铁锂（LiFePO₄）正极材料因其成本低、环境友好、安全性高而被看好,并被作为高性能的锂离子电池正极材料广泛应用于商用电池。目前,LiFePO₄/C二次电池以其良好的热稳定性、稳定的循环性能和较低的室温自放电率被广泛用于电子产品、汽车动力电池以及其他与场合相关的应用。然而,当基于磷酸铁锂的电池在寒冷气候下运行时,其应用受到严重限制。这一结果是由于Li+在电极内的传输能力大大降低,特别是导致电解质的电化学容量和功率性能急剧下降。因此,低温电解质的设计对于磷酸铁锂电池的进一步商业应用非常重要。本文回顾了导致磷酸铁锂电池低温性能不佳的关键因素以及低温电解质的研究进展。特别关注电解质成分,包括锂盐、助溶剂、添加剂和新电解质的开发。还分析了影响阳极的因素。最后,根据目前的研究进展,总结了一些观点,为提高未来低温下LiFePO₄/C商业电池的实用性提供合适的改性方法和研究建议。     

硅钨杂多酸锂作为聚并苯/锂二次电池的新型电解质研究

用聚并苯作正极活性材料,金属锂作负极,以硅钨杂多酸锂Li4SiW12O40代替高氯酸锂作电解质,制成了聚并苯/锂（PAS/Li）二次电池,对该二次电池的性能及影响因素尤其是Li4SiW12O40对电池容量、循环性能和自放电性质进行了系统研究.结果表明:与高氯酸理作电解质的PAS/Li二次电池相比,采用该新型电解质的二次电池不仅克服了高氯酸钾易吸水、易爆炸的不利因素,而且还具有较大的比容量和较小的自放电,循环性也很好,是一种新型、优秀的PAS/Li二次电池的电解质.     

染料敏化太阳能电池用固态电解质研究进展

染料敏化太阳能电池是近十几年来发展起来的新型高效率、低成本电池。电解质是关系到该电池稳定性的重要材料。介绍了染料敏化太阳能电池电解质的分类,讨论了准固态电解质和固态电解质的优缺点及其研究进展。使用传统的液态电解质获得的光电转换效率较高,但稳定性受到一定的影响,使用准固态电解质和固态电解质制备的染料敏化太阳能电池,稳定性有了较大的提高。重点讨论了准固态电解质以及无机p型半导体材料、有机p型半导体材料和导电高聚物等几种主要的固态电解质的特点和相应的电池稳定性。     

锂离子电池热失控原因及对策研究进展

综述了高安全型锂离子电池研究的最新进展和发展前景。主要从电解质和电极的高温稳定性方面介绍了锂离子电池热不稳定性产生原因及其机制,阐明了现有商用锂离子电池体系在高温时的不足,提出开发高温电解质、正负极修饰以及外部电池管理等来设计高安全型锂离子电池。对开发安全型锂电池的技术前景进行了展望。