锂硫电池PPT课件
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锂电池基础知识介绍[优质PPT]
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循环寿命 电池循环寿命是指电池容量下降到
某一规定的值时，电池在某一充放电制 度下所经历的充放电次数。锂离子电池 GB规定，1C条件下电池循环500次后容 量保持率在60%以上。
锂离子电池类型
1
2
圆柱型锂离 子电池
(Cylindrical Li-ion Battery)
方型锂离子电 池(Prismatic
输出电压高
能量密度高
安全，循环性好
锂离子电池 优点
自放电率小 快速充放电 充电效率高
无环境污染，绿色电池
锂离子电池工作原理
锂离子电池工作原理图 schematic representation and operation principle of rechargeable
lithium ion battery
[1] Whittingham M S．U．S．Patent 4009052．1977 [2] Whittingham M S．Science，1975，192：1226
Manley Stanley Whittingham
1941 年 出 生 ， 于 牛 津 大 学 BA (1964), MA (1967), 和 DrPhil(1968) 学 位 ， 目 前 就 职 于 宾 汉 姆 顿 大 学 。 Dr. Whittingham是发明嵌入式锂离子电池重要人物，在与Exxon公司 合作制成首个锂电池之后，他又发现水热合成法能够用于电极材料的 制备，这种方法目前被拥有磷酸铁锂专利的独家使用权的Phostech 公司所使用。
锂离子电池保持性能最佳的充放电方式为浅充浅放。
锂离子电池性能参数指标
电池内阻
电池内阻是指电池在工作时，电流流过电池内部所受到的阻力。有欧姆内阻 与极化内阻两部分组成。电池内阻值大，会导致电池放电工作电压降低，放 电时间缩短。内阻大小主要受电池的材料、制造工艺、电池结构等因素的影 响。电池内阻是衡量电池性能的一个重要参数。
某一规定的值时，电池在某一充放电制 度下所经历的充放电次数。锂离子电池 GB规定，1C条件下电池循环500次后容 量保持率在60%以上。
锂离子电池类型
1
2
圆柱型锂离 子电池
(Cylindrical Li-ion Battery)
方型锂离子电 池(Prismatic
输出电压高
能量密度高
安全，循环性好
锂离子电池 优点
自放电率小 快速充放电 充电效率高
无环境污染，绿色电池
锂离子电池工作原理
锂离子电池工作原理图 schematic representation and operation principle of rechargeable
lithium ion battery
[1] Whittingham M S．U．S．Patent 4009052．1977 [2] Whittingham M S．Science，1975，192：1226
Manley Stanley Whittingham
1941 年 出 生 ， 于 牛 津 大 学 BA (1964), MA (1967), 和 DrPhil(1968) 学 位 ， 目 前 就 职 于 宾 汉 姆 顿 大 学 。 Dr. Whittingham是发明嵌入式锂离子电池重要人物，在与Exxon公司 合作制成首个锂电池之后，他又发现水热合成法能够用于电极材料的 制备，这种方法目前被拥有磷酸铁锂专利的独家使用权的Phostech 公司所使用。
锂离子电池保持性能最佳的充放电方式为浅充浅放。
锂离子电池性能参数指标
电池内阻
电池内阻是指电池在工作时，电流流过电池内部所受到的阻力。有欧姆内阻 与极化内阻两部分组成。电池内阻值大，会导致电池放电工作电压降低，放 电时间缩短。内阻大小主要受电池的材料、制造工艺、电池结构等因素的影 响。电池内阻是衡量电池性能的一个重要参数。
锂硫电池
Lithium-sulfur Batteries 锂硫电池
Team members：
李露 郑云天 吴芮冰 赵晨 陈政翰
• • • • • •
Performance and principle
电池性能及原理（李 郑） 电池优缺点（吴）
Advantages and disadvantages Application and the market
Low potential
Disadvantages
Cyclical bad Active material loss
2015-5-6
Provide larger reaction area Prevensure enough of the active material in the electrode material
Production rules of threedimensional network structure, which is beneficial to form effective and conductive network and increase the porosity, stop the spread of the sulfur and improve the using rate of materials
2015-5-6
Application and the market 电池应用与市场
Applications
2015-5-6
Applications
• The lithium–sulphur battery (Li–S battery) is a rechargeable battery, notable for its high energy density. The low atomic weight of lithium and moderate weight of sulfur means that Li–S batteries are relatively light (about the density of water). They were demonstrated on the longest and highestaltitude solar-powered airplane flight in August 2008.
Team members：
李露 郑云天 吴芮冰 赵晨 陈政翰
• • • • • •
Performance and principle
电池性能及原理（李 郑） 电池优缺点（吴）
Advantages and disadvantages Application and the market
Low potential
Disadvantages
Cyclical bad Active material loss
2015-5-6
Provide larger reaction area Prevensure enough of the active material in the electrode material
Production rules of threedimensional network structure, which is beneficial to form effective and conductive network and increase the porosity, stop the spread of the sulfur and improve the using rate of materials
2015-5-6
Application and the market 电池应用与市场
Applications
2015-5-6
Applications
• The lithium–sulphur battery (Li–S battery) is a rechargeable battery, notable for its high energy density. The low atomic weight of lithium and moderate weight of sulfur means that Li–S batteries are relatively light (about the density of water). They were demonstrated on the longest and highestaltitude solar-powered airplane flight in August 2008.
《锂电池基础知识》课件
和成本等。
负极材料的选用也需要根据具 体的应用场景和电池需求进行
选择。
电解液
电解液是锂电池中传输锂离子的介质，对电池的充放电 性能和安全性具有重要影响。
常用的电解液包括有机溶剂、锂盐和其他添加剂等。
电解液的成分和性质决定了锂离子的传输速率和稳定性 。
电解液的选用应根据电池的具体需求进行选择，以确保 电池的安全性和性能。
循环寿命长
总结词
锂电池经过多次充放电循环后，性能衰减较低，寿命较长。
详细描述
锂电池的循环寿命通常在数百次以上，甚至可以达到上千次 ，远高于普通铅酸电池的循环寿命。
环境友好
总结词
锂电池不含铅、汞等有害物质，对环境友好。
详细描述
锂电池在生产、使用和废弃处理过程中对环境的影响较小，符合绿色环保的理 念。
《锂电池基础知识》 ppt课件
xx年xx月xx日
• 锂电池简介 • 锂电池的组成 • 锂电池的特性 • 锂电池的应用 • 锂电池的安全使用
目录
01
锂电池简介
锂电池定义
01
锂电池是一种由锂金属或锂合金 为负极材料、使用非水电解质溶 液的电池。
02
锂电池的锂含量较高，具有高能 量密度、高电压、自放电率低等 优点。
进行电池更换。
维护与保养
定期检查
应定期检查锂电池的外观、充电 口和电池连接线是否正常，是否
有损坏或松动。
正确充电
应使用正确的充电器为锂电池充电 ，并按照充电器的指示进行充电。 在充电过程中，应注意观察电池的 温度变化，避免过热。
避免深度放电
深度放电可能会对锂电池造成不可 逆的损害。因此，在使用过程中， 应尽量避免深度放电的情况发生。
总结词
负极材料的选用也需要根据具 体的应用场景和电池需求进行
选择。
电解液
电解液是锂电池中传输锂离子的介质，对电池的充放电 性能和安全性具有重要影响。
常用的电解液包括有机溶剂、锂盐和其他添加剂等。
电解液的成分和性质决定了锂离子的传输速率和稳定性 。
电解液的选用应根据电池的具体需求进行选择，以确保 电池的安全性和性能。
循环寿命长
总结词
锂电池经过多次充放电循环后，性能衰减较低，寿命较长。
详细描述
锂电池的循环寿命通常在数百次以上，甚至可以达到上千次 ，远高于普通铅酸电池的循环寿命。
环境友好
总结词
锂电池不含铅、汞等有害物质，对环境友好。
详细描述
锂电池在生产、使用和废弃处理过程中对环境的影响较小，符合绿色环保的理 念。
《锂电池基础知识》 ppt课件
xx年xx月xx日
• 锂电池简介 • 锂电池的组成 • 锂电池的特性 • 锂电池的应用 • 锂电池的安全使用
目录
01
锂电池简介
锂电池定义
01
锂电池是一种由锂金属或锂合金 为负极材料、使用非水电解质溶 液的电池。
02
锂电池的锂含量较高，具有高能 量密度、高电压、自放电率低等 优点。
进行电池更换。
维护与保养
定期检查
应定期检查锂电池的外观、充电 口和电池连接线是否正常，是否
有损坏或松动。
正确充电
应使用正确的充电器为锂电池充电 ，并按照充电器的指示进行充电。 在充电过程中，应注意观察电池的 温度变化，避免过热。
避免深度放电
深度放电可能会对锂电池造成不可 逆的损害。因此，在使用过程中， 应尽量避免深度放电的情况发生。
总结词
锂电池基础知识培训课件(PPT 36张)
注液
激光焊
卷绕
检测包装
配料工艺流程
正极 负极 负极干粉处理 正极干粉处理 负极筛粉 正极混干粉 负极搅拌
正极真空搅拌
负极筛浆料
正极筛浆料
正极拉浆
负极真空搅拌 负极拉浆
拉浆工艺流程
正、负极浆料 送带
上浆
烘烤
收带
正、负极裁片
裁片工艺流程
正极 负极 负极裁大片 正极裁大片 负极划线刮粉 正极划线刮粉 负极吸尘 正极片辊切 负极筛片辊切 正极称重分档 负极称重分档 正极制片 负极制片
制片工艺流程
正极真空烤烘 正极吸尘 正极片辊压 正极焊极耳 正极贴胶纸 正极吸尘 负极真空烤烘
负极片辊压
负极焊极耳 负极帖胶纸
负极冲压极耳
负极吸尘 卷绕
卷绕
卷绕工艺流程
正负极片 配片 隔膜 隔膜裁剪 套绝缘片并固定 入壳 负正极极耳点焊 卷绕 离芯入壳 测短路 压盖帽 底部超声焊 铝镍复合带
压芯 压底部胶纸
测短路 激光焊
激光焊工艺流程
上夹具
激光焊接
全检内阻
全检气密性
称重分级 注液
注液工艺流程
真空烘烤
注液 贴胶纸 称重 擦洗 套胶圈 化成
化成工艺流程
高温烘烤 压钢珠 清洗 高温储存 自检电压 铝镍复合片点焊 分成
测电压、贴不干胶，半成品入库
化成
检测包装工艺流 程
充电 全检电压
放电
全检内阻
反充电
全检尺寸 装盒、包装 客户
要消除这种效应有两种方法，一是采用小电流深度放电 （如用0.1C放至0V）一是采用大电流充放电（如1C）几次 镍氢电池和锂离子电池均无记忆效应
锂硫电池概述
锂硫电池概述锂硫电池（LSBs）是一种以硫为正极活性物质，金属锂为负极的新型二次电池。
受益于硫相态变化的多电子反应，锂硫电池拥有高达1675mAhg-1和2600Whkg-1的理论比容量和比能量，相当于商用锂离子电池数倍，并且硫储量丰富、价格低、环境友好，因而锂硫电池被认为是极具开发潜力和应用前景的新一代二次电池技术。
一、锂硫电池的结构锂硫电池主要由硫正极、锂负极、隔膜和电解质等组成。
硫正极是由活性物质硫与导电剂及粘结剂等按照一定比例均匀混合制备而成；锂负极为普通商用锂片；正负极之间放置隔膜，隔膜材质为聚合物且具有多孔隙、不导电的特点，目的是选择性通过离子而隔绝电子；电解液为含硝酸锂的非水类电解液体系，为锂硫电池内部氧化还原反应提供液态环境。
下图展示了锂硫电池的结构。
二、锂硫电池的储能机理LSBs的工作原理是单质硫与锂离子之间发生的可逆氧化还原反应。
放电时负极反应为锂失去电子变为锂离子，正极反应为硫与锂离子及电子反应生成硫化锂，正极和负极反应的电势差即为锂硫电池所提供的放电电压。
在外加电压作用下，锂硫电池的正极和负极反应逆向进行，即为充电过程。
图1.2为电池充放电过程单质硫的可逆转化示意图，其中放电时大致包括以下反应过程：正极反应：图 1.2可以看出，放电曲线有两个较为明显的平台，分别位于2.4-2.1V和2.1-1.5V。
放电前，正极活性硫的初始状态为环形分子（S8），放电开始后，S8分子发生开环反应并与锂离子结合生成Li2S8分子（式1-1），随着反应的进行，Li2S8进一步与锂离子结合生成长链多硫化锂Li2S6和Li2S4（式1-2和1-3），这一过程对应位于2.4-2.1V的第一放电平台；长链多硫化锂在有机电解液中溶解并在隔膜两侧扩散迁移，随着电化学反应的继续进行，长链多硫化锂在反应过程中得到电子被还原为短链多硫化锂（Li2S2和Li2S）（式1-4和1-5），这个反应过程在放电曲线中对应于第二个较长的平台（2.1-1.5V附近），这一过程贡献了LSBs大部分的理论容量，因此第二平台的反应深度很大程度上决定了LSBs的性能。
锂硫电池
锂硫电池
锂电池的一种
目录
01 充放电原理
03 解决方法
02 存在的问题 04 新进展
锂硫电池是锂电池的一种，截止2013年尚处于科研阶段。锂硫电池是以硫元素作为电池正极,金属锂作为负 极的一种锂电池。单质硫在地球中储量丰富，具有价格低廉、环境友好等特点。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）。
新进展
近几十年来，为了提高活性物质硫的利用率，限制多硫化锂的溶解以及电池循环性能差的问题，研究者在电 解质及复合正极材料改性等方面进行了大量探索研究。对于电解质的改性，主要是采用固体电解质、凝胶电解质 或在电解液中添加LiNO3离子液体等措施，以限制电极反应过程中产生的多硫化锂溶解和减小“飞梭效应”，提 高了活性物质硫的利用率，从而达到改善锂硫电池的循环性能的目的。对于硫基复合正极材料的改性，主要是将 具有良好导电性能及特定结构的基质材料与单质硫复合制备高性能的硫基复合正极材料。其中，引入的基质材料 应具有以下功能：
(1)良好的导电性；
(2)活性物质硫可以在基质材料上均匀分散，以确保活性物质的高利用率；
(3)要对硫及多硫化物的溶解具有抑制作用。研究发现，通过将活性物质硫与活性炭、介孔碳、纳米碳纤维 （CNF）、多壁碳纳米管（MWCNTs）、石墨烯、聚丙烯腈（PAN）、聚苯胺（PAn）、聚吡咯（PPy）、聚噻吩 （PTh）等具有特定结构的基质材料制备硫基复合正极材料，可以显著改善锂硫电池的循环性能和倍率性能。
2014年8月22日，中科院大连化物所陈剑研究员带领先进二次电池研究团队，在高比能量锂二次电池方面取 得重要进展，研制成功了额定容量15Ah的锂硫电池，并形成了小批量制备能力。
锂电池的一种
目录
01 充放电原理
03 解决方法
02 存在的问题 04 新进展
锂硫电池是锂电池的一种，截止2013年尚处于科研阶段。锂硫电池是以硫元素作为电池正极,金属锂作为负 极的一种锂电池。单质硫在地球中储量丰富，具有价格低廉、环境友好等特点。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）。
新进展
近几十年来，为了提高活性物质硫的利用率，限制多硫化锂的溶解以及电池循环性能差的问题，研究者在电 解质及复合正极材料改性等方面进行了大量探索研究。对于电解质的改性，主要是采用固体电解质、凝胶电解质 或在电解液中添加LiNO3离子液体等措施，以限制电极反应过程中产生的多硫化锂溶解和减小“飞梭效应”，提 高了活性物质硫的利用率，从而达到改善锂硫电池的循环性能的目的。对于硫基复合正极材料的改性，主要是将 具有良好导电性能及特定结构的基质材料与单质硫复合制备高性能的硫基复合正极材料。其中，引入的基质材料 应具有以下功能：
(1)良好的导电性；
(2)活性物质硫可以在基质材料上均匀分散，以确保活性物质的高利用率；
(3)要对硫及多硫化物的溶解具有抑制作用。研究发现，通过将活性物质硫与活性炭、介孔碳、纳米碳纤维 （CNF）、多壁碳纳米管（MWCNTs）、石墨烯、聚丙烯腈（PAN）、聚苯胺（PAn）、聚吡咯（PPy）、聚噻吩 （PTh）等具有特定结构的基质材料制备硫基复合正极材料，可以显著改善锂硫电池的循环性能和倍率性能。
2014年8月22日，中科院大连化物所陈剑研究员带领先进二次电池研究团队，在高比能量锂二次电池方面取 得重要进展，研制成功了额定容量15Ah的锂硫电池，并形成了小批量制备能力。
锂电池课件ppt
常见问题与解决方案
问题1
电池充不进电。解决方案：检查充电设备是否正常，更换 充电器或充电线；检查电池是否老化或损坏，更换电池。
问题3
电池膨胀或变形。解决方案：立即停止使用该电池，避免 发生危险；联系专业人员处理或更换电池。
问题2
电池续航时间变短。解决方案：检查电池是否过载或老化 ，减轻负载或更换电池；检查电池是否受到高温或低温影 响，保持适宜的工作环境温度。
CHAPTER
04
锂电池的充电与使用
充电方式与注意事项
充电方式
锂电池的充电方式主要有恒流充电、恒压充电和脉冲充电三种。恒流充电是指以恒定电流对电池进行 充电；恒压充电是指以恒定电压对电池进行充电；脉冲充电则采用间歇性的电流脉冲对电池进行充电 。
注意事项
在充电过程中，需要注意控制好充电电流和充电时间，避免过充或欠充。同时，要选择合适的充电设 备，确保充电安全。
负极材料
负极材料是锂电池中储存和释放锂离子的场所，常用的负极 材料包括石墨、钛酸锂等。负极材料的性能直接影响电池的 首次效率、循环寿命和安全性能。
负极材料的制备方法主要包括机械粉碎法、化学气相沉积法 、溶胶凝胶法等。制备过程中需注意控制温度、气氛、反应 时间等参数，以保证材料的晶体结构和纯度。
电解液
安全使用与维护
安全使用
在使用锂电池时，需要注意避免过载、短路、高温等危险情况。过载可能导致电池发热、膨胀甚至爆炸；短路可 能导致电池瞬间释放大量能量，引发火灾；高温则可能加速电池老化，降低电池性能。
维护建议
为了保持锂电池的性能和寿命，建议定期进行电池检查和维护。包括检查电池外观、清洁电池表面、保持电池干 燥、避免过度放电或充电等。
和更高的充电功率。
锂硫电池研究进展(课堂PPT)课件
3
课题背景及意义
锂硫电池：成本低、环境友好、材料来源充足、 理论比容量(1675 mAh g- 1 )和比能量(2500 Wh kg- 1)大
4
课题背景及意义
Li/S电池主要结构
5
存在问题： 1 、S的绝缘性。 2、多硫化物溶解造成活 性物质流失和Li负极的活 性降低，从而导致循环寿 命降低。 3 、S在放电过程中体积发 生膨胀，使结构稳定性发 生破坏。
11
国内外研究现状
4 采用全固态结构电池
国内外研究现状
5 采用电化学控制的测试手段
国内外研究现状
6 改进电池其他结构
国内外研究现状
通过对这些文献的分析发现一个普遍的问题，就是 大多研究只追求了高的放电比容量和长的循环寿命， 而忽视了电池材料硫含量和极片硫载量 (“双低”问题 )。
15
Thank You !
主要内容
1
课题背景及意义
2
国内外研究现状
3
目的内容及方
案
4 方案依据及已经取得的进展
1
课题背景及意义
在强大的社会发展需求推动下,锂二次电池技术不断向高能量
密度、高功率密度、和长循环寿命等几个方向发展
输出电压高
能量密度高
使用寿命长
锂离子 电池
自放电率低
环境友好
易携带
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
课题背景及意义
目前己商品化的锂离子电池的能量密度已达150-200 Wh/kg。但受到LiCoO2,LiMn204和LiFeP04等传统正 极材料和碳负极材料自身理论容量的限制,很难进一 步提升其能量密度。
9
国内外研究现状
v3纳米线导电网络
也有以带孔的碳纳米线为载体合成的正 极活性材料。具体方法是将溴化十六烷 基三甲铵加入HCl之后，再加入 (NH4)2S2O8 ，搅拌，降温到0-5度。形 成吡咯单体纳米线 10 干燥后600度热处
课题背景及意义
锂硫电池：成本低、环境友好、材料来源充足、 理论比容量(1675 mAh g- 1 )和比能量(2500 Wh kg- 1)大
4
课题背景及意义
Li/S电池主要结构
5
存在问题： 1 、S的绝缘性。 2、多硫化物溶解造成活 性物质流失和Li负极的活 性降低，从而导致循环寿 命降低。 3 、S在放电过程中体积发 生膨胀，使结构稳定性发 生破坏。
11
国内外研究现状
4 采用全固态结构电池
国内外研究现状
5 采用电化学控制的测试手段
国内外研究现状
6 改进电池其他结构
国内外研究现状
通过对这些文献的分析发现一个普遍的问题，就是 大多研究只追求了高的放电比容量和长的循环寿命， 而忽视了电池材料硫含量和极片硫载量 (“双低”问题 )。
15
Thank You !
主要内容
1
课题背景及意义
2
国内外研究现状
3
目的内容及方
案
4 方案依据及已经取得的进展
1
课题背景及意义
在强大的社会发展需求推动下,锂二次电池技术不断向高能量
密度、高功率密度、和长循环寿命等几个方向发展
输出电压高
能量密度高
使用寿命长
锂离子 电池
自放电率低
环境友好
易携带
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
课题背景及意义
目前己商品化的锂离子电池的能量密度已达150-200 Wh/kg。但受到LiCoO2,LiMn204和LiFeP04等传统正 极材料和碳负极材料自身理论容量的限制,很难进一 步提升其能量密度。
9
国内外研究现状
v3纳米线导电网络
也有以带孔的碳纳米线为载体合成的正 极活性材料。具体方法是将溴化十六烷 基三甲铵加入HCl之后，再加入 (NH4)2S2O8 ，搅拌，降温到0-5度。形 成吡咯单体纳米线 10 干燥后600度热处
锂硫电池PPT课件
锂硫电池的研究现状分析
.
1
锂离子电池不足
.
2
锂离子电池不足
.
3
锂电池应用
.
4
锂离子电池不足
.
5
动力电池发展现状
化学体系 负极/正极
理论容量 Ah/kg
氧化钴锂 (Sanyo，
LiC6/LiCoO2
Samsung等)
370/~295
镍基材料 LiC6/LiNixCoyAlz （Johnson Control,Salt）
Electrochimica Acta 55 (2010) 4632–4636
正极：S/PPyA：乙炔黑：LA123(粘结剂)=70:20:10 (wt%) 电解液：1M LiCF3SO3/(DOL:DME=1:1 volume) 性能：首次放电容量1285mAh/g，40圈后放电容量为860mAh/g
<300/~120
~170/120
<300/160
电位 vs Li+/Li 100mV/3.9V
100mV/3.6V
100mV/3.8V
1.5V/3.9V
100mV/3.3V
开路电压 3.9V 3.6V 3.8V 2.4V 3.3V
.
6
锂硫电池
.
7
锂硫电池
2010年7月，Sion Power的锂硫电池则应用于美国无 人驾驶飞机动力源，表现引人注目，无人机白天靠太 阳能电池充电，晚上放电提供动力，创造了连续飞行 14天的纪录
.
8
锂硫电池的不足
• 锂支晶：锂的电化学沉积速率(i0=~8*10-4A/cm2)远大于锂离子的扩散传输 速率(D=~ 4×10-6 cm2·s-1),故锂电极受扩散控制，特征表现为产生锂支晶
.
1
锂离子电池不足
.
2
锂离子电池不足
.
3
锂电池应用
.
4
锂离子电池不足
.
5
动力电池发展现状
化学体系 负极/正极
理论容量 Ah/kg
氧化钴锂 (Sanyo，
LiC6/LiCoO2
Samsung等)
370/~295
镍基材料 LiC6/LiNixCoyAlz （Johnson Control,Salt）
Electrochimica Acta 55 (2010) 4632–4636
正极：S/PPyA：乙炔黑：LA123(粘结剂)=70:20:10 (wt%) 电解液：1M LiCF3SO3/(DOL:DME=1:1 volume) 性能：首次放电容量1285mAh/g，40圈后放电容量为860mAh/g
<300/~120
~170/120
<300/160
电位 vs Li+/Li 100mV/3.9V
100mV/3.6V
100mV/3.8V
1.5V/3.9V
100mV/3.3V
开路电压 3.9V 3.6V 3.8V 2.4V 3.3V
.
6
锂硫电池
.
7
锂硫电池
2010年7月，Sion Power的锂硫电池则应用于美国无 人驾驶飞机动力源，表现引人注目，无人机白天靠太 阳能电池充电，晚上放电提供动力，创造了连续飞行 14天的纪录
.
8
锂硫电池的不足
• 锂支晶：锂的电化学沉积速率(i0=~8*10-4A/cm2)远大于锂离子的扩散传输 速率(D=~ 4×10-6 cm2·s-1),故锂电极受扩散控制，特征表现为产生锂支晶
《锂离子电池》课件
隔膜
隔膜
要求
位于正负极之间，起到隔离正负极并允许 锂离子通过的作用。
隔膜需具有足够的机械强度、化学稳定性 好、孔径合适等特点。
功能
发展趋势
隔膜的性能对电池的安全性、内阻和循环 寿命具有重要影响。
开发新型隔膜材料以提高电池性能和安全 性是未来的研究方向。
03
锂离子电池的充放电性 能
充放电曲线
充放电曲线
容量与能量密度的影响因素
分析影响锂离子电池容量和能量密度的因素，如电极材料 、电解质等。
04
锂离子电池的安全性能 与维护
锂离子电池的安全问题
过充
当电池充电过度时，正极材料会 释放出氧气，通过电解液与负极 发生反应，导致电池内部温度和 压力升高，可能引发燃烧或爆炸
。
过放
过度放电会导致负极过渡金属锂 形成锂枝晶，刺穿隔膜，造成电 池短路，可能引发燃烧或爆炸。
温度过高
在高温环境下，锂离子电池内部 的化学反应速率会增加，可能导 致电池内部温度升高，引发燃烧
或爆炸。
锂离子电池的安全防护措施
01
02
03
安装保护电路
保护电路可以防止电池过 充和过放，避免电池内部 温度和压力升高。
使用安全材料
选用安全系数高的正负极 材料、电解液和隔膜等材 料，提高电池的安全性能 。
控制使用温度
避免在高温环境下使用锂 离子电池，可以降低电池 内部温度升高的风险。
锂离子电池的保养与维护
定期检查
定期检查电池的外观、电 压和电流等参数，及时发 现和处理问题。
控制充电次数
避免频繁充电和放电，按 照厂家推荐的充电次数进 行充电。
储存环境
锂离子电池应存放在干燥 、阴凉、通风良好的地方 ，避免阳光直射和高温环 境。
锂硫电池的原理简图及应用
锂硫电池的原理简图及应用原理简介锂硫电池是一种新型的电池技术，采用锂金属和硫作为电极材料，具有高能量密度、长寿命和环保等优点。
本文将详细介绍锂硫电池的工作原理，并探讨其在各个领域的应用情况。
锂硫电池的工作原理锂硫电池的工作原理基于锂离子的嵌入/脱嵌反应和硫化物的电化学反应。
以下是锂硫电池的工作原理简图：1.正极反应•嵌入/脱嵌反应：正极材料通常采用硫，锂离子在放电过程中从锂金属或锂离子型的正极通过电解液转移到硫正极材料上，形成Li2S化合物。
充电时，锂离子从硫正极材料移动回锂金属或锂离子型正极。
•电子导体：正极材料中的电子通过外部电路流动来完成电池的充放电过程。
2.负极反应•嵌入/脱嵌反应：负极一般采用锂金属或碳材料，锂离子在充电时从正极释放出来，通过电解液移动到负极并被嵌入负极材料中。
3.电解液和隔膜•电解液：电解液通常采用锂盐溶于有机溶剂，负责运输和嵌入/脱嵌过程中的离子传导。
•隔膜：隔膜用于阻止正负极直接接触，同时允许离子传输。
4.工作状态•放电状态：在放电状态下，锂离子从正极脱嵌并通过电解液移动到负极，同时释放出电子供给外部电路。
•充电状态：在充电状态下，外部电源提供电子，使锂离子从负极脱嵌并通过电解液返回正极嵌入。
锂硫电池的应用由于锂硫电池具有高能量密度、长寿命和环保等特点，它在多个领域中具有广泛的应用。
以下是锂硫电池在一些领域的具体应用情况：1.电动汽车•由于锂硫电池具有高能量密度，可以提供更高的续航里程，因此在电动汽车领域有广泛的应用前景。
锂硫电池还具有较低的成本和高循环寿命，可以提供更经济和可靠的电动汽车解决方案。
2.可再生能源储存•锂硫电池能够快速充电和放电，适合于储存可再生能源如太阳能和风能等。
它能够平衡电网供需，并提供稳定的电力输出，具有很大的潜力用于可再生能源储存系统。
3.便携式电子设备•锂硫电池的高能量密度使其非常适合用于便携式电子设备，如智能手机、平板电脑和便携式音频设备等。
锂电池基础知识PPT课件
➢ Soft-packing (Laminated Al-foil) ➢ Foil thickness: 100~150um ➢ Lower cost, lighter weight & flexibility ➢ More liquid electrolyte leakage possibility ➢ No explosion possibility
➢ 它是由活性物质和导电骨架所组成。活性物质是指正、负极中参加成 流反应的物质，是化学电源产生电能的源泉，是决定化学电源基本特 性的重要部分。对活性物质的要求是： 1） 组成电池的电动势高； 2） 电化学活性高，即自发进行反应的能力强； 3） 重量比容量和体积比容量大； 4） 在电解液中的化学稳定性高； 5） 具有高的电子导电性； 6） 资源丰富，价格便宜。
进口电解液尚不可能。况且两者的价位距离并不大，造成了现有厂家绝大部分选用进口电解液的局
面。
➢
它本身的性能及其与正负极形成的界面状况很大程度上影响电池的性能。优良的锂离子电池有机
电解液应具备以下几点要求：
➢ 1、 良好的化学稳定性。因为电解质长期保存在电池内部，所以必须具有稳定的化学性质，使储藏期 间电解质与活性物质界面和集流体（一般用Al和Cu）的电化学反应速率小，从而使电池的自放电容量 损失减小
电极表面钝化现象严重，聚合物电解质，由于它固体状态特性，降低了与电极 反应活性。 ➢ 4、安全性提高，聚合物电解质电池比液态电解质电池耐冲击，振动，变形。 ➢ 5、聚合物电解质可以加工成多样的形状。
电池基础知识
锂聚合物电池结构
一它些本异 身由常的于现性象能电及及池解其释与中正不负极存形在成的游界离面状电况解很大质程，度上电影池响电结池构的性大能大。 简化
➢ 它是由活性物质和导电骨架所组成。活性物质是指正、负极中参加成 流反应的物质，是化学电源产生电能的源泉，是决定化学电源基本特 性的重要部分。对活性物质的要求是： 1） 组成电池的电动势高； 2） 电化学活性高，即自发进行反应的能力强； 3） 重量比容量和体积比容量大； 4） 在电解液中的化学稳定性高； 5） 具有高的电子导电性； 6） 资源丰富，价格便宜。
进口电解液尚不可能。况且两者的价位距离并不大，造成了现有厂家绝大部分选用进口电解液的局
面。
➢
它本身的性能及其与正负极形成的界面状况很大程度上影响电池的性能。优良的锂离子电池有机
电解液应具备以下几点要求：
➢ 1、 良好的化学稳定性。因为电解质长期保存在电池内部，所以必须具有稳定的化学性质，使储藏期 间电解质与活性物质界面和集流体（一般用Al和Cu）的电化学反应速率小，从而使电池的自放电容量 损失减小
电极表面钝化现象严重，聚合物电解质，由于它固体状态特性，降低了与电极 反应活性。 ➢ 4、安全性提高，聚合物电解质电池比液态电解质电池耐冲击，振动，变形。 ➢ 5、聚合物电解质可以加工成多样的形状。
电池基础知识
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锂电池课件ppt
锂电池分类
根据正极材料的不同，锂电池主 要分为钴酸锂电池、三元锂电池 、锰酸锂电池、磷酸铁锂电池等 。
锂电池的工作原理
充电过程
在充电过程中，锂离子从正极材料中 脱出，通过电解质和隔膜，嵌入负极 材料中。
放电过程
在放电过程中，锂离子从负极材料中 脱出，通过电解质和隔膜，回到正极 材料中。
锂电池的主要部件，锂离子电池用于平 衡电网、稳定电力、提供备用电源 等，提高电力系统的稳定性和可靠 性。
工业储能
在工业领域，锂离子电池用于平衡 电力系统、稳定电力、提供备用电 源等，提高工业生产的稳定性和可 靠性。
PART 04
锂电池的制造工艺
正极材料的制备工艺
原料准备与处理
将原料混合在一起，通过加热、搅拌等手段，合 成电解液。
质量检测与控制
对电解液进行质量检测，确保其具有合适的电化 学性能和稳定性。
电池的组装与检测
电极制备
将正极材料、负极材料、隔膜等组装成电极。
电池组装
将电极与电解质、电池壳等组装在一起，形成完整的电池。
质量检测与控制
对电池进行质量检测，确保其具有合适的电化学性能和安全性。
PART 02
锂电池的性能特点
能量密度与功率密度
能量密度
指电池单位体积或质量所容纳的电量，常以“Wh/cm³”或“Wh/kg”为单位 来衡量。
功率密度
指电池单位质量或体积所能输出的功率，常以“W/cm³”或“W/kg”为单位 来衡量。
循环寿命与自放电率
循环寿命
指电池在经历充放电循环后，能够维持其原有性能和容量的时间。一般来说，锂 离子电池的循环寿命较长，但会随着充放电次数的增加而逐渐衰减。
锂电池在过度充电时可能会发生爆炸或产生有害物质，因此需 避免长时间充电或过夜充电。
根据正极材料的不同，锂电池主 要分为钴酸锂电池、三元锂电池 、锰酸锂电池、磷酸铁锂电池等 。
锂电池的工作原理
充电过程
在充电过程中，锂离子从正极材料中 脱出，通过电解质和隔膜，嵌入负极 材料中。
放电过程
在放电过程中，锂离子从负极材料中 脱出，通过电解质和隔膜，回到正极 材料中。
锂电池的主要部件，锂离子电池用于平 衡电网、稳定电力、提供备用电源 等，提高电力系统的稳定性和可靠 性。
工业储能
在工业领域，锂离子电池用于平衡 电力系统、稳定电力、提供备用电 源等，提高工业生产的稳定性和可 靠性。
PART 04
锂电池的制造工艺
正极材料的制备工艺
原料准备与处理
将原料混合在一起，通过加热、搅拌等手段，合 成电解液。
质量检测与控制
对电解液进行质量检测，确保其具有合适的电化 学性能和稳定性。
电池的组装与检测
电极制备
将正极材料、负极材料、隔膜等组装成电极。
电池组装
将电极与电解质、电池壳等组装在一起，形成完整的电池。
质量检测与控制
对电池进行质量检测，确保其具有合适的电化学性能和安全性。
PART 02
锂电池的性能特点
能量密度与功率密度
能量密度
指电池单位体积或质量所容纳的电量，常以“Wh/cm³”或“Wh/kg”为单位 来衡量。
功率密度
指电池单位质量或体积所能输出的功率，常以“W/cm³”或“W/kg”为单位 来衡量。
循环寿命与自放电率
循环寿命
指电池在经历充放电循环后，能够维持其原有性能和容量的时间。一般来说，锂 离子电池的循环寿命较长，但会随着充放电次数的增加而逐渐衰减。
锂电池在过度充电时可能会发生爆炸或产生有害物质，因此需 避免长时间充电或过夜充电。
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锂离子电池的充放电制式
❖ 充电制式：恒流充电 恒压充电 ❖ 放电制式：恒流放电 恒阻放电
锂离子电池的充放电曲线图
锂离子电池的优缺点
❖ 优点： ❖ 开路电压高，单体电池电压在3.6～3.8V ❖ 比能量高 ❖ 循环寿命长，自放电小 ❖ 无记忆性，可随时充放电，对环境污染小 ❖ 缺点： ❖ 过充放电保护问题 ❖ 电池成本高 ❖ 大电流放电性能不好， ❖ 电解液是有机溶剂的锂盐溶液，一旦漏液会引起起火，爆炸
聚合物锂离子电池
❖ 作为第三代锂离子电池 的聚合物锂电，有什么 特点和优势，下面我们 来简单的介绍一下
1.聚合物锂离子电池前景
❖ 随着便携式电子产品的应用越来越广、市场需求越 来越多，锂电池的需求量也随之增加。基于如此广 阔的市场，世界各大电池公司为了在这个市场领域 中取得领先的地位，无不致力于开发具有更高能量 密度、小型化、薄型化、轻量化、高安全性、长循 环寿命与低成本的新型电池。其中，聚合物锂离子 (Lithium ion polymer)电池因为具有上述各项优点， 更是各家厂商致力研发的目标。聚合物锂离子电池 基于安全、轻薄等特性，符合便携、移动产品的要 求，因此，在未来2～3年内，聚合物锂电池取代锂 离子电池市场的份额将达50％，被称为21世纪移动 设备的最佳电源解决方案。
电池类型 ( 特 性)
安全性能
几种充电电池性能比较
铅酸电池
镍镉电池
镍氢电池液态锂电池 Nhomakorabea聚合物锂电池
好
好
好
一般
优秀
工作电压 (V)
重量能量比 (Wh/Kg) 体积能量比 (Wh/1) 循环寿命
工作温度 (℃)
2 35
80
300 0～ 60
锂硫电池ppt精选课件
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精选ppt课件2021
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前景展望
➢ 在保证硫极导电性的同时，提高正极中硫的含量。 ➢ 设计稳定的导电结构，防止在充放电过程中硫正极的结构失效。 ➢ 对于液态电解液体系，开发出对硫极和锂金属兼容性都好的新型电解液。 ➢ 对于全固态电池体系发展高密度和室温高电导率的固态电解质。
精选ppt课件2021
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负极研究进展
• 在含有乙二醇二甲基丙烯酸酯的有机溶液中，以甲基苯甲酰甲酯为光引发 剂，在紫外光辐照下发生聚合，在金属锂表面生成一层厚约10μm的保护层。
• 为了避免锂枝晶生长或者锂的界面阻抗对电池循环性能的影响，在Li/S电池 中选择传统的锂离子嵌入脱出型的负极.
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• （1）无论是“荷电态”的单质硫还是“放电态”的硫化锂，都是绝缘体，对传递电荷造成很大的困扰； • （2）硫化锂可逆性差，很容易失去电化学活性； • （3）反应过程中，正负极材料的体积变化巨大负极锂被消耗而使体积缩减，同时正极将膨胀，巨大的体
积变化会破坏电极结构； • （4）中间产物多硫化物易溶解在电解质中，并向负极迁移，造成活性物质损失和较大的能量损耗 ； • （5）锂硫电池在充放电过程中生成多种中间产物，且多种化学反应伴随电化学反应同时发生，过程极其
上海理工大学
1
锂硫电池
精选ppt课件2021
2
精选ppt课件2021
4
锂离子电池发展现状
➢ 负极材料：新型的硅基和锡基等材料分别可达到大于2000和 990mAh/g。
➢ 正极材料:无论是层状结构的三元材料、聚阴离子型的LiFePO4还 是尖晶石结构的LiMn2O4，理论比容量都小于200mAh/g。
锂硫电池 骊能-概述说明以及解释
锂硫电池骊能-概述说明以及解释1.引言1.1 概述锂硫电池是一种新兴的高能量密度电池技术，它采用锂作为阳极材料，硫作为阴极材料。
相比于传统的锂离子电池，锂硫电池具有更高的能量密度和更低的材料成本，被认为是未来电动车和可再生能源储存系统的理想选择。
锂硫电池的工作机制是通过锂离子在充放电过程中在阳极和阴极之间进行移动来实现。
在充电过程中，锂离子从阳极释放出来，穿过电解液，在阴极上进行嵌入反应，形成化合物。
而在放电过程中，锂离子从阴极释放出来，返回到阳极，完成充放电循环。
锂硫电池相比于传统的锂离子电池具有以下优点：首先，它具有更高的能量密度，使得电池能够存储更多的能量，在电动车领域具有更长的续航里程。
其次，锂硫电池采用廉价的硫作为阴极材料，相较于传统的锂离子电池的钴、镍等材料成本更低，有助于降低电池成本。
此外，锂硫电池具有更高的充放电效率和更长的寿命，可以提供更稳定和持久的电能输出。
然而，锂硫电池也面临一些挑战。
首先，锂硫电池的循环寿命相对较短，阴极材料硫和电解液之间的相互作用会导致阴极材料的损耗，从而降低电池的使用寿命。
其次，锂硫电池在高温和低温环境下的性能表现较差，需要进一步改进。
另外，锂硫电池的安全性问题也需要引起重视，防止电池在充放电过程中发生过热、短路等情况。
尽管面临一些挑战，锂硫电池仍然具有广阔的发展前景。
众多的研究机构和企业正在致力于改进锂硫电池的性能和循环寿命，以满足不断增长的电动车市场需求和可再生能源储存需求。
预计在未来几年内，锂硫电池将逐渐成为电动车和可再生能源储存系统的主流技术，并为能源领域的可持续发展做出重要贡献。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将按照以下结构来组织论述锂硫电池的相关内容：第一部分是引言部分，主要概述锂硫电池的基本背景和发展现状。
在概述中，将简要介绍锂硫电池的特点、优势以及在能源领域中的应用前景。
同时，还会阐述本文的目的和重要性。
第二部分是正文部分，将着重介绍锂硫电池的原理和工作机制。
sio2 锂硫电池
sio2 锂硫电池
二氧化硅（SiO2）在锂硫电池中主要用作一种技术突破点，以解决锂多硫化物溶解的问题。
具体来说，二氧化硅被用来制造一种板状有序介孔结构（pOMS），这种结构能够诱导高质量的固体电解质界面膜（SEI）的形成，抑制金属锂和电解液的副反应。
通过向pOMS结构施加导电碳基剂，结构孔隙中的初始固体硫会溶解并扩散到导电碳基剂中，被还原生成LiPS。
由于二氧化硅促使硫有效地参与了必要的电化学反应，且pOMS的极性保证了LiPS保持在靠近阴极而远离阳极的位置，从而使得锂硫电池能够承受2000次放电循环。
锂硫电池简介及其复合隔膜研究进展ppt幻灯片
无机物修饰 黑磷（Black-Phosphorus）
J. Sun, Y. Sun, M. Pasta, G. Zhou, Y. Li, W. Liu, F. Xiong, Y. Cui, Advanced Materials, 28 (2016) 9797-9803.
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复合材料修饰 PVDF-C
H. Wei, J. Ma, B. Li, Y. Zuo, D. Xia, ACS Applied Materials & Interfaces, 6 (2014) 20276-20281.
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复合材料修饰 PVDF-C
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复合材料修饰
微孔碳/聚乙二醇（MPC/PEG）
S.H. Chung, A. Manthiram, Advanced Materials, 26 (2014) 7352-7357.
碳材料修饰 石墨烯（Graphene）
G. Zhou, S. Pei, L. Li, D.W. Wang, S. Wang, K. Huang, L.C. Yin, F. Li, H.M. Cheng, Advanced Materials, 26 (2014) 625-631.
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聚合物修饰（Nafion-全氟磺酸酯）
◆导电性和多硫化物的阻隔性应是商业化Li-S电池复合膜的关键考虑因素。 ◆采用物理或化学方法阻隔多硫化物的功能材料涂覆旨在拦截、吸收和捕获 这些多硫化物。 ◆导电涂层应有较高的导电性并且具备多孔的孔道结构从而有利于电子、 Li+ 和重新激活被困的活性物质的电解液的传输。 ◆通过不同的制备工艺来提高轻质涂覆层与基膜的粘附力，比如流延法、真 空过滤、旋涂、丝网印刷等技术。 ◆单独的陶瓷或者聚合物涂覆由于涂层本身导电性差而不利于电子的高效转 移，而结合导电碳与功能陶瓷或聚合物作为复合涂层可提高循环稳定性。 ◆未来的Li-S电池涂覆膜应该有合适的孔道结构、轻质、额外的物理和化学 性能，其在提高Li-S电池性能方面可能会占据主导地位。
锂硫电池资料
03
锂硫电池在电动汽车领域的应用
锂硫电池在电动汽车中的能量密度优势
高能量密度
• 锂硫电池的高比能量有利于提高电动汽车的续航里程 • 高能量密度有利于减轻电动汽车的重量，提高行驶性能
能量密度优势
• 锂硫电池的能量密度远高于传统锂离子电池，满足电动 汽车高能量密度需求 • 能量密度优势有利于提高电动汽车的市场竞争力，降低 能耗
高比能量
• 锂硫电池的理论比能量高达2600 Wh/kg，满足高能量 密度应用需求 • 高比能量有利于减轻电池重量，提高系统能量密度
高比功率
• 锂硫电池的理论比功率高达5000 W/kg，满足高功率密 度应用需求 • 高比功率有利于提高电池的加速性能和爬坡能力
锂硫电池的循环寿命及稳定性
循环寿命
• 锂硫电池的循环寿命长达数百次，满足长寿命应用需求 • 循环寿命的提高有利于降低电池维护成本，提高电池使用寿命
锂硫电池的隔膜及其重要性
隔膜材料：多孔聚合物膜
• 高锂离子传导性，提高电池性能 • 良好的机械强度，防止电池变形 • 高热稳定性，提高电池安全性
隔膜的重要性
• 防止正负极直接接触，导致短路 • 维持锂离子传输通道，提高电池性能 • 提高电池安全性，防止热失控
02
锂硫电池的性能特点及优势
锂硫电池的高比能量及高比功率特性
高比能量
• 锂硫电池的高比能量有利于提高航空器的航程和载荷 • 高比能量有利于减轻航空器的重量，提高飞行性能
高比能量优势
• 锂硫电池的高比能量远高于传统锂离子电池，满足航空 航天高能量密度需求 • 高比能量优势有利于提高航空器的市场竞争力，降低能 耗
锂硫电池在航空航天中的高比功率优势
高比功率
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复杂，反应机理不明确。
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研究现状
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研究现状
1. 添加一种或多种电子导体与硫复合，达到提高导电性的目的。 2. 通过设计导电相的结构使其具有吸附多硫化物的能力，或者改进电池电
解液体系。 3. 锂负极的保护。
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硫正极的改性
• 硫正极的改性主要包括硫与导电材料的复合、纳米金属氧化物对硫单质 的包覆等，以达到提高硫正极导电率、抑制多硫化物溶解的目的。
充电：Li2S电解
正极 硫/硫化物
Li+
负极 锂/储锂材料
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6
研究现状
➢ 自2009年起，日本新能源产业技术综合开发机构每年投入300亿日元（约合24亿元人民币） 的研发预算，目标是在2020年使锂硫电池的能量密度达到500Wh/kg。
➢ 美国能源部2011年投入500万美元资助锂硫电池的研究，计划2013年能量密度达到 500Wh/kg。
起着很大的作用。
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正极粘结剂
• 1）水溶性的动物胶。 • 2）环糊精作为黏结剂，硫-聚丙烯腈复合材料作为正极。 • 3）除用基础黏结剂外还采用含有聚环氧乙烷、聚环氧丙烷等氧化聚合物作
为第二黏结剂。
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电解质体系
• 锂硫电池要求电解液具有高电导率、宽电化学窗口和对锂化学稳定等。锂 硫电池电解质体系分为液态有机电解液和全固态陶瓷电解质。
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全固态电解质
• 聚合物电解质的使用温度一般为70-100℃,而全固态无机电解质的使用温 度范围可以更广,且不会溶解多硫化物,可用于锂硫电池的全固态无机电解 质的研究主要集中于硫化物玻璃。
➢ 高能球磨法 ➢ 柠檬酸络合法
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负极研究进展
• 实际应用中锂负极存在以下问题： ➢ 锂负极的充放电效率低、循环性能差 ➢ 由于锂表面的不均匀性，在表面可能会生成锂枝晶，造成安全性问题。 • 因此对锂金属电极进行表面修饰非常必要。
➢ 硫/碳复合材料
10-60次循环后比容量500-1000mAh/g
➢ 硫/碳纳米管复合物 60次循环后比容量500-700mAh/g
➢ 硫/聚合物复合材料 较50次循环后290mAh/g有所改善
➢ 硫/金属氧化物复合材料 30-80次循环后350-700mAh/g
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正极黏结剂的研究
• 高性能的硫正极应具备以下条件： a) 活性物质硫与导电相间紧密接触 b) 电极与电解质间的界面稳定 • 硫与导电相间的接触除了与导电相本身的结构相关外，黏结剂的性能也
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负极研究进展
• 在含有乙二醇二甲基丙烯酸酯的有机溶液中，以甲基苯甲酰甲酯为光引发 剂，在紫外光辐照下发生聚合，在金属锂表面生成一层厚约10μm的保护层。
• 为了避免锂枝晶生长或者锂的界面阻抗对电池循环性能的影响，在Li/S电池 中选择传统的锂离子嵌入脱出型的负极.
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前景展望
➢ 在保证硫极导电性的同时，提高正极中硫的含量。 ➢ 设计稳定的导电结构，防止在充放电过程中硫正极的结构失效。 ➢ 对于液态电解液体系，开发出对硫极和锂金属兼容性都好的新型电解液。 ➢ 对于全固态电池体系发展高密度和室温高电导率的固态电解质。
单质硫的理论比容量为1675mAh/g，来源丰富、价格便宜且对环境友好，与
料金属是锂目组前成研的究锂的硫电热池点理论比容量达2600Wh/kg,相当于锂离子电池的5倍。
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基本原理
• 锂硫电池：采用硫或含硫化合物作为正极，锂或储锂材料作为负极，以硫-硫键 的断裂/生成来实现电能与化学能相互转换的一类电池体系。
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参考文献
1）梁宵, 温兆银, 刘宇. 高性能锂硫电池材料研究进展[J]. 化学进展, 2011, 23(0203): 520-526.
2）
3）
4） 5）
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仪器预约
• 上海理工大学材料学院>仪器共享>预约系统
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•Thank You！
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液态有机电解液
• 研究发现线形或环形醚类物质如四氢呋喃（THF）、二甲醚(DME)、四乙二 醇二甲醚(TEGDME)、二氧五环(DOL)等具有较高的多硫化物溶解能力，其中 DOL既可以降低电解液的黏度，也可以在锂负极表面形成保护层。单一的 线形醚类作溶剂时会过多地溶解多硫化物而导致电解液黏度过大，一般为 两种或三种溶剂配合使用。
• （1）无论是“荷电态”的单质硫还是“放电态”的硫化锂，都是绝缘体，对传递电荷造成很大的困扰； • （2）硫化锂可逆性差，很容易失去电化学活性； • （3）反应过程中，正负极材料的体积变化巨大负极锂被消耗而使体积缩减，同时正极将膨胀，巨大的体
积变化会破坏电极结构； • （4）中间产物多硫化物易溶解在电解质中，并向负极迁移，造成活性物质损失和较大的能量损耗 ； • （5）锂硫电池在充放电过程中生成多种中间产物，且多种化学反应伴随电化学反应同时发生，过程极其
➢ 国际上锂硫电池的代表性厂商有美国的Sion Power、Polyplus、Moltech，英国Oxis及韩 国三星等。
Sion Power公司的软包装锂硫电池，比能量达 到350-380Wh/kgm活性物质硫的利用率达到75 ％。
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7
研究现状
• 锂硫电池的研究已经历经了几十年，并且取得了许多成果，但离实际应用还有不小距离。仍有以下问题有 待解决：
锂硫电池
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上海理工大学
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锂硫电池
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锂离子电池发展现状
➢ 负极材料：新型的硅基和锡基等材料分别可达到大于2000和 990mAh/g。
➢ 正极材料:无论是层状结构的三元材料、聚阴离子型的LiFePO4还 是尖晶石结构的LiMn2O4，理论比容量都小于200mAh/g。
➢ 因此，寻找和开发新型高比容量和高比能量的安全、廉价正极材
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研究现状
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研究现状
1. 添加一种或多种电子导体与硫复合，达到提高导电性的目的。 2. 通过设计导电相的结构使其具有吸附多硫化物的能力，或者改进电池电
解液体系。 3. 锂负极的保护。
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硫正极的改性
• 硫正极的改性主要包括硫与导电材料的复合、纳米金属氧化物对硫单质 的包覆等，以达到提高硫正极导电率、抑制多硫化物溶解的目的。
充电：Li2S电解
正极 硫/硫化物
Li+
负极 锂/储锂材料
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研究现状
➢ 自2009年起，日本新能源产业技术综合开发机构每年投入300亿日元（约合24亿元人民币） 的研发预算，目标是在2020年使锂硫电池的能量密度达到500Wh/kg。
➢ 美国能源部2011年投入500万美元资助锂硫电池的研究，计划2013年能量密度达到 500Wh/kg。
起着很大的作用。
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正极粘结剂
• 1）水溶性的动物胶。 • 2）环糊精作为黏结剂，硫-聚丙烯腈复合材料作为正极。 • 3）除用基础黏结剂外还采用含有聚环氧乙烷、聚环氧丙烷等氧化聚合物作
为第二黏结剂。
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电解质体系
• 锂硫电池要求电解液具有高电导率、宽电化学窗口和对锂化学稳定等。锂 硫电池电解质体系分为液态有机电解液和全固态陶瓷电解质。
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全固态电解质
• 聚合物电解质的使用温度一般为70-100℃,而全固态无机电解质的使用温 度范围可以更广,且不会溶解多硫化物,可用于锂硫电池的全固态无机电解 质的研究主要集中于硫化物玻璃。
➢ 高能球磨法 ➢ 柠檬酸络合法
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负极研究进展
• 实际应用中锂负极存在以下问题： ➢ 锂负极的充放电效率低、循环性能差 ➢ 由于锂表面的不均匀性，在表面可能会生成锂枝晶，造成安全性问题。 • 因此对锂金属电极进行表面修饰非常必要。
➢ 硫/碳复合材料
10-60次循环后比容量500-1000mAh/g
➢ 硫/碳纳米管复合物 60次循环后比容量500-700mAh/g
➢ 硫/聚合物复合材料 较50次循环后290mAh/g有所改善
➢ 硫/金属氧化物复合材料 30-80次循环后350-700mAh/g
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正极黏结剂的研究
• 高性能的硫正极应具备以下条件： a) 活性物质硫与导电相间紧密接触 b) 电极与电解质间的界面稳定 • 硫与导电相间的接触除了与导电相本身的结构相关外，黏结剂的性能也
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负极研究进展
• 在含有乙二醇二甲基丙烯酸酯的有机溶液中，以甲基苯甲酰甲酯为光引发 剂，在紫外光辐照下发生聚合，在金属锂表面生成一层厚约10μm的保护层。
• 为了避免锂枝晶生长或者锂的界面阻抗对电池循环性能的影响，在Li/S电池 中选择传统的锂离子嵌入脱出型的负极.
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前景展望
➢ 在保证硫极导电性的同时，提高正极中硫的含量。 ➢ 设计稳定的导电结构，防止在充放电过程中硫正极的结构失效。 ➢ 对于液态电解液体系，开发出对硫极和锂金属兼容性都好的新型电解液。 ➢ 对于全固态电池体系发展高密度和室温高电导率的固态电解质。
单质硫的理论比容量为1675mAh/g，来源丰富、价格便宜且对环境友好，与
料金属是锂目组前成研的究锂的硫电热池点理论比容量达2600Wh/kg,相当于锂离子电池的5倍。
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基本原理
• 锂硫电池：采用硫或含硫化合物作为正极，锂或储锂材料作为负极，以硫-硫键 的断裂/生成来实现电能与化学能相互转换的一类电池体系。
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参考文献
1）梁宵, 温兆银, 刘宇. 高性能锂硫电池材料研究进展[J]. 化学进展, 2011, 23(0203): 520-526.
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仪器预约
• 上海理工大学材料学院>仪器共享>预约系统
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•Thank You！
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液态有机电解液
• 研究发现线形或环形醚类物质如四氢呋喃（THF）、二甲醚(DME)、四乙二 醇二甲醚(TEGDME)、二氧五环(DOL)等具有较高的多硫化物溶解能力，其中 DOL既可以降低电解液的黏度，也可以在锂负极表面形成保护层。单一的 线形醚类作溶剂时会过多地溶解多硫化物而导致电解液黏度过大，一般为 两种或三种溶剂配合使用。
• （1）无论是“荷电态”的单质硫还是“放电态”的硫化锂，都是绝缘体，对传递电荷造成很大的困扰； • （2）硫化锂可逆性差，很容易失去电化学活性； • （3）反应过程中，正负极材料的体积变化巨大负极锂被消耗而使体积缩减，同时正极将膨胀，巨大的体
积变化会破坏电极结构； • （4）中间产物多硫化物易溶解在电解质中，并向负极迁移，造成活性物质损失和较大的能量损耗 ； • （5）锂硫电池在充放电过程中生成多种中间产物，且多种化学反应伴随电化学反应同时发生，过程极其
➢ 国际上锂硫电池的代表性厂商有美国的Sion Power、Polyplus、Moltech，英国Oxis及韩 国三星等。
Sion Power公司的软包装锂硫电池，比能量达 到350-380Wh/kgm活性物质硫的利用率达到75 ％。
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研究现状
• 锂硫电池的研究已经历经了几十年，并且取得了许多成果，但离实际应用还有不小距离。仍有以下问题有 待解决：
锂硫电池
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上海理工大学
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锂硫电池
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锂离子电池发展现状
➢ 负极材料：新型的硅基和锡基等材料分别可达到大于2000和 990mAh/g。
➢ 正极材料:无论是层状结构的三元材料、聚阴离子型的LiFePO4还 是尖晶石结构的LiMn2O4，理论比容量都小于200mAh/g。
➢ 因此，寻找和开发新型高比容量和高比能量的安全、廉价正极材