鋰硫電池屬于鋰離子電池嗎_鋰離子電池和鋰硫電池有什么差別

中文名：鋰硫電池

比容量：高達(dá)1675mAh/g

電池正極：硫元素

電池負(fù)極：金屬鋰

鋰硫電池以硫為正極反應(yīng)物質(zhì)，以鋰為負(fù)極。放電時負(fù)極反應(yīng)為鋰失去電子變?yōu)殇囯x子，正極反應(yīng)為硫與鋰離子及電子反應(yīng)生成硫化物，正極和負(fù)極反應(yīng)的電勢差即為鋰硫電池所供應(yīng)的放電電壓。在外加電壓用途下，鋰硫電池的正極和負(fù)極反應(yīng)逆向進行，即為充電過程。根據(jù)單位質(zhì)量的單質(zhì)硫完全變?yōu)镾2-所能供應(yīng)的電量可得出硫的理論放電質(zhì)量比容量為1675mAh/g，同理可得出單質(zhì)鋰的理論放電質(zhì)量比容量為3860mAh/g。鋰硫電池的理論放電電壓為2.287V，當(dāng)硫與鋰完全反應(yīng)生成硫化鋰（Li2S）時。相應(yīng)鋰硫電池的理論放電質(zhì)量比能量為2600Wh/kg。

硫電極的充電和放電反應(yīng)較復(fù)雜，截止2013年對硫電極在充電和放電反應(yīng)中出現(xiàn)的中間產(chǎn)物還沒有明確的認(rèn)識。鋰負(fù)極與硫正極的充放電反應(yīng)如式（1-1）至式（1-4）所示，硫電極的放電過程重要包括兩個步驟，分別對應(yīng)兩個放電平臺。式（1-2）對應(yīng)S8的環(huán)狀結(jié)構(gòu)變?yōu)镾n2-（3≤n≤7）離子的鏈狀結(jié)構(gòu)，并與Li+結(jié)合生成Li2Sn，該反應(yīng)在放電曲線上對應(yīng)2.42.1V附近的放電平臺。式（1-3）對應(yīng)Sn2-離子的鏈狀結(jié)構(gòu)變?yōu)镾2-和S22-并與Li+結(jié)合生成Li2S2和Li2S，該反應(yīng)對應(yīng)放電曲線中2.11.8V附近較長的放電平臺，該平臺是鋰硫電池的重要放電區(qū)域。YuanLixia等人研究了鋰硫電池中硫正極的電化學(xué)反應(yīng)過程。他們認(rèn)為放電時位于2.52.05V電位區(qū)間對應(yīng)單質(zhì)硫還原生成可溶的多硫化物及多硫化物的進一步還原，位于2.051.5V電位區(qū)間對應(yīng)可溶的多硫化物還原生成硫化鋰固態(tài)膜，它覆蓋在導(dǎo)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），并不能完全氧化成S8，該充電反應(yīng)在充電曲線中對應(yīng)2.52.4V附近的充電平臺。

典型的鋰硫電池一般采用單質(zhì)硫作為正極，金屬鋰片作為負(fù)極，它的反應(yīng)機理不同于鋰離子電池的離子脫嵌機理，而是電化學(xué)機理。

鋰硫電池以硫為正極反應(yīng)物質(zhì)，以鋰為負(fù)極。放電時負(fù)極反應(yīng)為鋰失去電子變?yōu)殇囯x子，正極反應(yīng)為硫與鋰離子及電子反應(yīng)生成硫化物，正極和負(fù)極反應(yīng)的電勢差即為鋰硫電池所供應(yīng)的放電電壓。在外加電壓用途下，鋰硫電池的正極和負(fù)極反應(yīng)逆向進行，即為充電過程。根據(jù)單位質(zhì)量的單質(zhì)硫完全變?yōu)镾2-所能供應(yīng)的電量可得出硫的理論放電質(zhì)量比容量為1675mAh/g，同理可得出單質(zhì)鋰的理論放電質(zhì)量比容量為3860mAh/g。鋰硫電池的理論放電電壓為2.287V，當(dāng)硫與鋰完全反應(yīng)生成硫化鋰（Li2S）時。相應(yīng)鋰硫電池的理論放電質(zhì)量比能量為2600Wh/kg。

硫電極的充電和放電反應(yīng)較復(fù)雜，截止2013年對硫電極在充電和放電反應(yīng)中出現(xiàn)的中間產(chǎn)物還沒有明確的認(rèn)識。鋰負(fù)極與硫正極的充放電反應(yīng)如式（1-1）至式（1-4）所示，硫電極的放電過程重要包括兩個步驟，分別對應(yīng)兩個放電平臺。式（1-2）對應(yīng)S8的環(huán)狀結(jié)構(gòu)變?yōu)镾n2-（3≤n≤7）離子的鏈狀結(jié)構(gòu)，并與Li+結(jié)合生成Li2Sn，該反應(yīng)在放電曲線上對應(yīng)2.42.1V附近的放電平臺。式（1-3）對應(yīng)Sn2-離子的鏈狀結(jié)構(gòu)變?yōu)镾2-和S22-并與Li+結(jié)合生成Li2S2和Li2S，該反應(yīng)對應(yīng)放電曲線中2.11.8V附近較長的放電平臺，該平臺是鋰硫電池的重要放電區(qū)域。YuanLixia等人研究了鋰硫電池中硫正極的電化學(xué)反應(yīng)過程。他們認(rèn)為放電時位于2.52.05V電位區(qū)間對應(yīng)單質(zhì)硫還原生成可溶的多硫化物及多硫化物的進一步還原，位于2.051.5V電位區(qū)間對應(yīng)可溶的多硫化物還原生成硫化鋰固態(tài)膜，它覆蓋在導(dǎo)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），并不能完全氧化成S8，該充電反應(yīng)在充電曲線中對應(yīng)2.5~2.4V附近的充電平臺。

鋰硫電池重要存在三個重要問題：1、鋰多硫化合物溶于電解液；2、硫作為不導(dǎo)電的物質(zhì)，導(dǎo)電性非常差，不利于電池的高倍率性能；3、硫在充放電過程中，體積的擴大縮小非常大，有可能導(dǎo)致電池?fù)p壞。