汪国秀&张强AM综述：锂硫电池研究进展：从科学研究到商业化应用

Nanoyu

2021-06-07

锂离子电池在过去30年里给便携式电子产品带来了革命性的变化，最终在2019年，三名对锂离子电池研究做出巨大贡献的科学家获得诺贝尔化学奖。随着当前锂离子电池的能量密度接近极限，开发超越锂离子化学的新电池技术对下一代高储能具有重要意义。锂硫电池依赖于锂和硫之间的可逆氧化还原反应，与现有的锂离子电池相比，由于其超高的能量密度，有望取代传统的锂离子电池用于下一代储能。在过去的60年里，特别是在过去的十年里，锂硫电池在学术和商业上都取得了重大进展。

有鉴于此，澳大利亚悉尼科技大学汪国秀教授，Dawei Su，清华大学张强教授综述了锂硫电池在硫基复合正极设计、隔膜改性、粘结剂改进、电解液优化、锂金属保护等方面的研究和进展。并对锂硫电池的未来发展方向和前景进行了展望。

文章要点

1）作者首先阐述了锂硫电池的原理和挑战，在硫正极方面目前存在的挑战主要是：i）硫和硫化锂较低的电导率。；ii）中间体LiPSs的溶解和穿梭效应；iii）硫锂化为硫化锂过程中的体积膨胀。在锂负极方面同样存在一些问题，包括：i）金属锂与多硫化物的副反应；ii）锂枝晶的生长；iii）锂金属在剥离和镀锂过程中体积变化较大。

2）作者接下来详细阐述了为了克服上述挑战，以提高锂硫电池电化学性能的各种策略，包括在基体材料中包覆硫、改进隔膜、改进粘结剂、优化电解液和锂金属保护等。

3）作者最后对锂硫电池的未来发展提出了一些个人见解，使其离大规模实际应用更近一步。主要包括：正极硫含量，面硫负载量，贫电解液条件，全固态锂硫电池，锂硫软包电池原型，安全性和成本等。

参考文献

Yi Chen, et al, Advances in Lithium–Sulfur Batteries: From Academic Research to Commercial Viability, Adv. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adma.202003666

https://doi.org/10.1002/adma.202003666.