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(zhì)，以鋰為負極。放電時負極反應為鋰失去電子變?yōu)殇囯x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供應的放電電壓。在外加電壓用途下，鋰硫電池的正極和負極反應逆向進行，即為充電過程。根據(jù)單位質(zhì)量的單質(zhì)硫完全變?yōu)镾2-所能供應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(zhì)量比能量為2600Wh/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出現(xiàn)的中間產(chǎn)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，硫電極的放電過程重要包括兩個步驟，分別對應兩個放電平臺。式（1-2）對應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，該反應在放電曲線上對應2.42.1V附近的放電平臺。式（1-3）對應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，該反應對應放電曲線中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反應過程。他們認為放電時位于2.52.05V電位區(qū)間對應單質(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)間對應可溶的多硫化物還原生成硫化鋰固態(tài)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），并不能完全氧化成S8，該充電反應在充電曲線中對應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，金屬鋰片作為負極，它的反應機理不同于鋰離子電池的離子脫嵌機理，而是電化學機理。

鋰硫電池以硫為正極反應物質(zhì)，以鋰為負極。放電時負極反應為鋰失去電子變?yōu)殇囯x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供應的放電電壓。在外加電壓用途下，鋰硫電池的正極和負極反應逆向進行，即為充電過程。根據(jù)單位質(zhì)量的單質(zhì)硫完全變?yōu)镾2-所能供應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(zhì)量比能量為2600Wh/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出現(xiàn)的中間產(chǎn)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，硫電極的放電過程重要包括兩個步驟，分別對應兩個放電平臺。式（1-2）對應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，該反應在放電曲線上對應2.42.1V附近的放電平臺。式（1-3）對應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，該反應對應放電曲線中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反應過程。他們認為放電時位于2.52.05V電位區(qū)間對應單質(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)間對應可溶的多硫化物還原生成硫化鋰固態(tài)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），并不能完全氧化成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、硫作為不導電的物質(zhì)，導電性非常差，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，有可能導致電池損壞。