锂硫电池真正应用面临着哪些问题？

锂硫电池的优势非常明显：具有非常高的理论容量；材料中没有氧，不会发生析氧反应，因而安全性能好；硫资源丰富且单质硫价格极其低廉；对环境友好，毒性小。但锂硫电池真正应用还面临着一些问题，主要包括：



　　（1）导电性和导锂性差：单质硫中硫分子是以8个S相连组成冠状的S8，属于典型的电子、离子绝缘体，其室温下电导率仅为5×10-30S/cm。而且产物Li2S2和Li2S也都是电子绝缘体。因而活性物质的利用率不高、倍率性能不佳。目前主要通过制备小尺寸的硫碳复合材料来解决锂硫电池正极材料的导电性和导锂性问题。



　　（2）多硫化锂穿梭效应：在锂硫电池充放电过程中，长链多硫化锂Li2Sx（4<x≤8）会溶解至电解液中，穿过隔膜，达到负极并被还原成短链的多硫化锂Li2Sx（2<x≤4）和不可溶的Li2S2、Li2S，腐蚀负极。其中可溶性的多硫化锂还会穿过隔膜重新回到正极，这种来回穿梭的现象被称为多硫化锂的穿梭效应，如图所示。此效应将导致锂硫电池的活性物质自放电，造成材料库仑效率不高。


 

　　（3）体积膨胀问题：硫在完全充电转化为硫化锂时，体积膨胀达76%，容易引起正极材料的结构被破坏，影响活性物质的稳定性，造成容量衰减。



　　（4）金属锂负极：由于硫本身不含锂原子，所以必须使用金属锂单质作为负极材料，但这样一来就不可避免会产生锂金属的枝晶问题，带来安全隐患。



　　尽管锂硫电池还存在着一些问题，近些年随着对锂硫电池研究的深入，通过减小硫颗粒尺寸、对硫材料进行包覆、制备硫碳复合材料、对多硫化锂吸附、改进电解液等多种措施，在提高硫材料的容量和循环性方面取得了很多进步。