重庆川东南地质矿产检测中心
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1、锂硫电池
普通锂离子电池是单电子脱嵌，锂硫电池是8电子氧化还原，因而有7-8倍的理论容量和能量密度。与传统锂离子电池相似，锂硫电池由正极，负极，隔膜，电解质和隔膜组成。因此锂硫电池被认为是目前最有希望替代传统锂离子电池，成为新一代的储能设备的新能源。
2、 锂硫电池发展史
1962年，Herbet和Ulam首次提出使用硫作为正极材料，以碱性高氯酸盐为电解质。早期锂硫体系作为一次电池被研究，甚至还一度商业化生产，但后来被可充电电池取代搁置。2009年Linda F. Nazar在Nature Materials上提出关于锂硫二次可充放电池，并用CMK-3实现了1320mAh/g的高比容量。自此锂硫电池真正开启了发展篇章。
3、锂硫电池原理
锂硫电池正极为硫或含硫材料，负极为锂。平均电压2.1 V，理论上锂硫体系（Li-S）具有1672 mAh/g的比容量，2600 Wh/kg的能量密度，是传统商业化以LiCoO2为正极的锂离子电池（理论比容量273.8 mAh/g，能量密度360 Wh/kg）7倍左右。相比普通锂离子电池，锂硫电池的放电本质不是简单的锂离子脱嵌，而是伴随着大量中间产物的氧化还原过程。锂硫放电电池放电过程中，单质硫从环状S8开环与Li反应，由长链Li2S8向短链Li2S转化的过程中伴随着两个明显的放电平台，高电势放电平台为2.45 V——2.1 V,该过程可认为大量S8向S42-转化，而低电势放电则为2.1 V——1.7 V，此过程为大量S42-转化为S22-与S2-。另一方面，不同的转化程度也对应着不同的电容量。
放电反应方程式如下：
正极：8S + 16Li+ + 16e- → 8Li2S；
负极：Li → Li+ + e-；
总反应：2Li + nS → Li2Sn → Li2S。
硫正极材料是制约锂硫电池发展和应用的关键因素，因此我们重点关注硫正极。目前,锂硫体系的硫正极也存在几个问题需要解决：穿梭效应，导电性差，体积膨胀。
1、放电过程中多硫化物溶解 ( Li2Sx , 3 < x < 8 ) ，产生复杂的歧化反应，发生“穿梭效应”，造成大量自放电，库伦效率和循环性能降低，出现不可逆容量衰减；
2、单质硫与放电产物硫化锂的电导率低，S 电导率( 5×10-30 S/cm, 25℃ )，Li2S / Li2S2 电导率( ~10-30 S/cm )，造成硫的利用率只有50-70%左右。
3、而且从斜方晶系α-S ( ρ1 = 2.03 g/cm3 )转化为反萤石结构的Li2S ( ρ2 = 1.66 g/cm3 )，体积膨胀大，破坏电极结构，影响了循环稳定性。
