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锂离子电池是单电子脱嵌，锂硫电池是8电子氧化还原，因而有7-8倍的理论容量。

来源：新材料在线 ID：xincailiaozaixian

前言

锂电池目前已经广泛应用于日常生活中。近几年新能源产业被政府大力支持，短时间内锂电领域不论是科研界还是商业圈都被闹得沸沸扬扬。没拿到诺贝尔奖，老爷子Good Enough哭晕在厕所;三星Note7爆炸门，iphone6S冻死关机;比亚迪放弃磷酸锂铁，转投三元材料;董大妈(董明珠)下台，私人投资珠海银隆;还有最让人闹心的新能源骗保事件，2016，锂电走在风口浪尖。

锂电的简史

锂电池，简称锂电，包含金属锂电池，锂离子电池，锂硫电池，锂空电池等，多数情况下大家指的是目前商业应用的钴酸锂(LiCoO2)。二十世纪80年代，朝日化学制品公司最早开始研发锂离子电池体系(Li-ion)。1980年，Good Enough发表了正极层状材料LiCoO2的专利。1990年sony首先推出技术较为成熟的商业化锂离子电池。1991年，索尼引入18650电池，并在1992-2006年之间快速发展。在此之后，锂离子电池以极其惊人的发展速度，迅速取代市场上的Ni-Cd和Ni-MH电池(目前人们意识里充电电池=锂电池，大多数人甚至不知道有这两类可充电电池)。

最为直观的感受就是，换了智能手机之后，大家是每天充电，甚至充电宝不离手的状态。当今社会更需要一种低成本，无污染，性能稳定，比容量大，能量密度高的新型锂离子电池。就像某手机广告里那样，充电5分钟，通话俩小时。

锂硫电池发展史

锂离子电池有30多年的历史，而锂硫电池更年轻。1962年，Herbet和Ulam首次提出使用硫作为正极材料，以碱性高氯酸盐为电解质。早期锂硫体系作为一次电池被研究，甚至还一度商业化生产，但后来被可充电电池取代搁置。2009年Linda F. Nazar在Nature Materials上提出关于锂硫二次可充放电池，并用CMK-3实现了1320mAh/g的高比容量。自此锂硫电池真正开启了发展篇章。

锂硫电池原理

锂硫电池正极为硫或含硫材料，负极为锂。平均电压2.1V，理论上锂硫体系(Li-S)具有1672mAh/g的比容量，2600Wh/kg的能量密度，是传统商业化以LiCoO2为正极的锂离子电池(理论比容量273.8mAh/g，能量密度360 Wh/kg)7倍左右。相比普通锂离子电池，锂硫电池的放电本质不是简单的锂离子脱嵌，而是伴随着大量中间产物的氧化还原过程。锂硫放电电池放电过程中，单质硫从环状S8开环与Li反应，由长链Li2S8向短链Li2S转化的过程中伴随着两个明显的放电平台，高电势放电平台为2.45V——2.1V,该过程可认为大量S8向S42-转化，而低电势放电则为2.1V——1.7V,此过程为大量S42-转化为S22-与S2-。另一方面，不同的转化程度也对应着不同的电容量。

图1：锂硫电池原理图

放电反应方程如下：

正极: S8 + 16Li + e- → 8Li2S

负极: Li → Li+ + e-

总反应:2Li + nS → Li2Sn → Li2S

原标题：新能源黑马——Li-S电池

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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