随着电动汽车、储能电站等大规模高容量电化学储能应用的兴起，发展具有更高能量密度的二次电池体系的任务十分迫切。以现有的锂电池技术，目前商业化的锂离子电池比能量很难突破300 Wh/kg，不能满足新能源产业对高性能电池的需求。因此具备更高材料理论比容量和电池理论比能量的锂硫电池的研究受到广泛关注。

日本杰士汤浅公司（GS YUASA）去年年底开发的锂硫电池

锂硫电池是锂电池的一种，是以硫元素作为电池正极，金属锂作为负极的一种锂电池。利用硫作为正极材料的锂硫电池，其材料理论比容量和电池理论比能量较高，分别达到 1675m Ah/g和2600Wh/kg，远远高于商业上广泛应用的钴酸锂电池的容量（<150mAh/g）。它在放电过程中，以s完全还原为Li:s计算，相应的电化学氧化还原方程式为：

16Li+S₈=8Li₂S

此外，由于单质硫在地球中储量丰富，而且价格低廉、无毒，因此锂硫电池还具有价格低廉、环境友好等特点，被认为是很有发展前景的二次电池体系，目前有关硫电极的材料与电化学可逆性能的研究已成为目前高能化学电源探索的热点之一。

锂硫电池工作原理图

但是锂硫电池至今未得到广泛商业化也有其原因。首先电池的正极易钝化，单质S₈为绝缘物。在25℃下，S₈的电导率为5×10^-30 S／cm，放电终产物Li₂S或Li₂S₂也是绝缘物质，都容易使电极钝化，降低活性物质的利用率；其次，电池的容量衰减较快，在电池放电过程中，会生成极易溶于电解液的多硫化锂(Li₂S_n)。Li₂S_n会随着电解液向负极表面扩散，进而腐蚀锂片表面，造成容量衰减；同时，Li₂S_n溶解在电解液中，在正、负极之间来回穿梭，形成所谓的“飞梭效应”，使电池库仑效率下降、循环性能降低；此外，在放电的过程中，单质硫会产生很大的体积变化，造成电池性能下降。

那么要如何解决这个问题呢？这时候我们熟悉的炭材料就派上用场了。来自福州大学化学学院，研究方向为固体电解质材料及其化学电源的刘景东副教授提出，可利用粉状炭材料——特别是竹炭来有效分散多硫化锂通过歧化反应产生的沉积硫，以减轻正极的钝化。

负载有硫化锰(MnS)的竹炭(BC)复合材料MnS@BC、负载S的BC复合材料S-BC和负载S、MnS的Bc复合材料S-MnS@BC

如果您想了解这项技术，请务必关注粉体圈即将在11月10日15:00上线的在线直播课程！届时，刘博士将在直播平台上与大家分享相关研究成果，一起讨论歧化反应、硫载量对电池性能的影响。最重要的是，他还会在直播中指出提高锂硫电池容量达到4mAh/cm²的实现策略，包括优化电解液配方，使用修饰的双层电池隔膜等，为锂硫电池的实用化指明方向！

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在线分享主题：中空粉体炭材料及其在锂硫电池上的应用

主讲人：刘景东 博士、副教授 福州大学

时间：2022年11月10日 15:00-16:00

关于报告人

刘景东，男，1970年8月生日，福州大学化学学院，副教授，研究方向：固体电解质材料及其化学电源，博士论文主要从事聚合物固体电解质的合成及其性能研究。从2007年起从事锂硫电池用正极材料的研究工作，对锂电池的研究工作已持续十余年时间，擅长进行锂电池用聚合物固体电解质的合成的研究工作。参加过固体电解质材料，矿物快离子导体的研究工作，开发了以含水凝胶为正极活性物质的全固态电池，获得一项发明专利。现主要从事关于锂硫电池及含硫正极材料的相关研究工作。 

珠海新能源论坛会务组

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