【引言】
現(xiàn)在，可持續(xù)發(fā)展能源的迫切需要發(fā)展和完善大范圍的能量儲(chǔ)存的能力，例如風(fēng)能和太陽能等等。電化學(xué)儲(chǔ)能由于具有無污染，循環(huán)效率高，靈活性好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛研究。鋰硫電池作為電化學(xué)儲(chǔ)能的一種，其理論能量密度是2600 Wh Kg-1, 因此被人們認(rèn)為是最有希望成為下一代儲(chǔ)能電池之一。然而，該電池還存在著許多的缺陷，例如低電子電導(dǎo)率，多硫化物的沉降，體積效應(yīng)和自放電等等。另外，還有可溶性含鋰聚硫化物的生成降低了電池的性能。人們?cè)O(shè)計(jì)了一種大尺寸的半液流電池來改善電化學(xué)性能，然而在循環(huán)工程中由于大量的不可溶硫化的物的生成，導(dǎo)致電池的容量急劇下降。
【成果簡介】
最近，美國斯坦福大學(xué)崔屹教授在Nat. commun.上報(bào)道了一種采用添加廉價(jià)的硫，并且通過攪拌邊加熱的方法來激活這種非活性硫化物，從而達(dá)到抑制電池容量損失的目的。單電池的容量可達(dá)0.9 Ah, 體積能量密度可達(dá)95 Wh/L(3M Li2S8), 這個(gè)數(shù)值大概是全釩流電池的4倍。并且在高濃度的Li2S8 (5M)體積能量密度可達(dá)135 Wh/L。該研究首次將活性材料的負(fù)載量提高到了0.125 g/cm3 (約有2g S在單個(gè)電池中)，并且取得了優(yōu)異的性能。
【圖文導(dǎo)讀】
圖1：方法示意圖
（a）在加熱攪拌過程中，非活性硫和硫顆粒的反應(yīng)示意圖；
（b）鋰片在反應(yīng)前后的對(duì)比圖；
（c）鋰片活化前后的對(duì)比圖；
（d）LPS流電池系統(tǒng)示意圖。
圖2：非活性硫化物與硫反應(yīng)
（a）不同反應(yīng)時(shí)間下，非活性硫與金屬鋰在DOL/DME中發(fā)生反應(yīng)；
（b）鋰片在反應(yīng)前后的對(duì)比圖；
（c）鋰片在反應(yīng)前后的Raman曲線；
（d）活化后，鋰片在5M LPS電解液下的電化學(xué)性能；
（e）活化后，鋰片在5M LPS電解液下的電壓曲線。
圖3：非活性硫化物的表征研究
(a-d) 活化前后，XPS測(cè)試曲線；
(e-h) 活化前后，SEM圖片。
圖4：LPS電池的電化學(xué)性能研究
(a)電池的循環(huán)性能和效率曲線；
(b)橫容量充放曲線，截止電壓為2.06V，容量設(shè)置為1000 mAh；
(c)不同電流密度的能量對(duì)比圖；
(d)活化前后，EIS對(duì)比曲線；
(e)活化前后的電壓曲線圖；
(f)不同濃度下的電壓曲線圖；
(g)不同電池的能量密度對(duì)比圖；
【小結(jié)】
該文通過一種新的方法來活化非活性的硫化物來提高電池的循環(huán)和能量密度，并且這種罐式設(shè)計(jì)使得電池很容易拆解。并且，硫的活化和鋰的置換很容易在工業(yè)上實(shí)現(xiàn)，以及同時(shí)具有硫成本低的特點(diǎn)。但是電解液中的LITFSI的成本很高，幾乎占了整個(gè)電池成本的一半，所以，找到一種廉價(jià)的材料來取代LITFSI，可能是未來的發(fā)展方向之一。
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