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大连化物所高比能量锂硫二次电池研究取得新进展
大连化物所高比能量锂硫二次电池研究取得新进展
摘要：
锂硫二次电池是一种具有很高能量密度和良好环境友好性的储能装置。然而，其在实际应用中面临着容量衰减、安全性和循环寿命等问题。为了改进锂硫二次电池的性能，大连化物所的研究团队进行了系统的研究并取得了新的进展。本篇论文将详细介绍他们的研究成果及相关应用前景。首先，我们将介绍锂硫二次电池的基本原理和问题，然后重点介绍大连化物所提出的改进措施和实验验证结果。最后，我们将讨论这些改进措施对锂硫二次电池性能的影响，并展望未来的研究方向。
1.引言
锂硫二次电池是现阶段备受关注的储能技术，其理论能量密度高达2600Wh/kg，是锂离子电池的5倍以上。然而，锂硫二次电池在实际应用中存在着容量衰减、安全性和循环寿命等问题。这些问题主要由于硫正极活性物质的溶解、锂枝晶生长和电解液中的多种化学反应而引起。
2.锂硫二次电池的问题
锂硫二次电池的容量衰减问题主要是由于锂硫反应产物的溶解和硫正极的损耗引起的。此外，硫化锂的溶解会导致锂枝晶生长，进而破坏电解液的密封性能，引发安全隐患。另外，电解液中的多种化学反应还会导致电极极化、穿梭效应和电解液降解等问题，进一步影响电池的循环寿命和能量密度。
3.大连化物所研究的改进措施
为了解决锂硫二次电池的问题，大连化物所的研究团队提出了以下改进措施：
3.1.富锂硫正极材料
为了提高硫正极材料的循环稳定性和容量保持率，研究团队采用了富锂硫正极材料。通过引入足够的锂溶剂和添加剂，可以减少硫正极材料在充放电过程中的溶解和枝晶生长。
3.2.具有导电性和隔离性的碳材料
为了改善硫正极材料的电化学性能，研究团队在硫正极材料中引入了具有导电性和隔离性的碳材料。这种碳材料可以提供更多的导电通道，并阻止硫正极材料的溶解和碎片化，从而提高锂硫二次电池的循环寿命和能量密度。
3.3.电解液的优化
为了提高锂硫二次电池的循环寿命和安全性，研究团队对电解液进行了优化。他们采用了具有高稳定性和导电性的电解液，并添加了一些抑制锂枝晶生长和阻挡硫化锂溶解的添加剂。这些改进措施有效地减少了电池的枝晶生长和硫化锂的溶解。
4.实验结果和讨论
研究团队通过一系列的实验验证了他们的改进措施的有效性。实验结果表明，富锂硫正极材料、导电性和隔离性碳材料以及优化的电解液可以显著提高锂硫二次电池的循环寿命和能量密度。例如，在1000次循环充放电测试中，容量保持率超过80%，远高于传统锂硫二次电池。
5.未来展望
尽管取得了新的进展，但锂硫二次电池在实际应用中仍然面临着一些挑战。下一步，研究团队将进一步改进富锂硫正极材料的合成方法，以提高其电化学性能和循环稳定性。此外，他们还将探索新的电解质和添加剂，以进一步提高电池的安全性和循环寿命。
结论：
大连化物所的研究团队通过富锂硫正极材料、导电性和隔离性碳材料以及优化的电解液等改进措施，有效提高了锂硫二次电池的循环寿命和能量密度。这些改进措施很大程度上解决了锂硫二次电池的容量衰减、安全性和循环寿命等问题。然而，锂硫二次电池在实际应用中仍需要进一步的研究和改进。我们相信，在大连化物所研究团队的持续努力下，锂硫二次电池将会在未来实现更加广泛的应用。