锂硫电池充放电原理
锂硫电池不同于锂离子电池、燃料电池、空气电池之类的，它是正二八经的电池，和传统电池原理最挨近的电池，正极资料一般由硫和高导电性资料复合而成，这首要是因为硫自身不导电，如上图中的黄点和黑点便是硫和碳的混合物，所以这便是说硫作为正极有必要加导电剂，并且是高导电性的，这就降低了正极硫的能量密度（导电剂占了分量但不发生能量）；负极选用锂片，这东西活性很高，作为负极没话说，但用的时分注意安全，活性高往往意味这风险存在；然后是电解质首要是一些锂盐溶液，电解液不同与锂离子电池常用的酯类物质，锂硫一般用的都是醚类物质，这儿也是一个很考究的当地，电解液与正极会触摸，那么就涉及到硫及其正极产品会不会直接溶解在这个里边，这就形成电池循环功能的下降；还有隔阂。
下面咱们再来看一下锂硫电池的充放电体现：
从放电曲线来看，锂硫电池存在两个放电渠道，高电压渠道2.4V左右，低电压渠道2.1V左右，可是容量却十分高，轻松1000+mAh/g，从这张图还能够看到这个进程中存在许多的中心产品，Li2S8、Li2S6、Li2S4.。。这些中心产品往往便是妨碍的，它们的存在给硫正极带来许多的问题，如络绎效应，溶解性的问题，并且终究的产品是电子绝缘体，这就降低了其反响的动力学速率，使电池的倍率功能下降，硫的密度比产品Li2S要大，也便是说Li2S比S堆起来愈加疏松，那么体积就不可避免的胀大，这也是一个不可避免的问题。
到这儿应该基本能搞清楚锂硫电池遇到的问题是什么，现在的研讨也基本就会集在这些问题上，做到高能量密度，进步正极S的含量，增强循环稳定性，安全性。趁便提一下，在这个研讨进程中，设备的损害的确蛮大。
锂硫电池的充放电作业原理：
典型的锂硫电池一般选用单质硫作为正极，金属锂片作为负极，它的反响机理不同于锂离子电池的离子脱嵌机理，而是电化学机理。
锂硫电池以硫为正极反响物质，以锂为负极。放电时负极反响为锂失掉电子变为锂离子，正极反响为硫与锂离子及电子反响生成硫化物，正极和负极反响的电势差即为锂硫电池所供给的放电电压。在外加电压效果下，锂硫电池的正极和负极反响逆向进行，即为充电进程。依据单位质量的单质硫彻底变为S2-所能供给的电量可得出硫的理论放电质量比容量为1675mAh/g，同理可得出单质锂的理论放电质量比容量为3860mAh/g。锂硫电池的理论放电电压为2.287V，当硫与锂彻底反响生成硫化锂（Li2S）时。相应锂硫电池的理论放电质量比能量为2600Wh/kg。
硫电极的充电和放电反响较杂乱，截止2013年对硫电极在充电和放电反响中发生的中心产品还没有清晰的知道。锂负极与硫正极的充放电反响如式（1-1）至式（1-4）所示，硫电极的放电进程首要包含两个进程，别离对应两个放电渠道。式（1-2）对应S8的环状结构变为Sn2-（3≤n≤7）离子的链状结构，并与Li+结合生成Li2Sn，该反响在放电曲线上对应2.4—2.1V邻近的放电渠道。式（1-3）对应Sn2-离子的链状结构变为S2-和S22-并与Li+结合生成Li2S2和Li2S，该反响对应放电曲线中2.1—1.8V邻近较长的放电渠道，该渠道是锂硫电池的首要放电区域。YuanLixia等人研讨了锂硫电池中硫正极的电化学反响进程。他们以为放电时坐落2.5—2.05V电位区间对应单质硫复原生成可溶的多硫化物及多硫化物的进一步复原，坐落2.05—1.5V电位区间对应可溶的多硫化物复原生成硫化锂固态膜，它掩盖在导电碳基体外表。充电时，硫电极中Li2S和Li2S2被氧化S8和Sm2-（6≤m≤7），并不能彻底氧化成S8，该充电反响在充电曲线中对应2.5~2.4V邻近的充电渠道。
锂硫电池的使用
作为一种高效的储能体系，从各种电子产品到电动汽车，再到电网规模化能量存储的扩展使用，锂电池正在越来越多地参加到动力生态演化这一重要进程中。曩昔几十年锂离子电池（LIBs）一向占有着主导地位，但是它的高本钱和越来越挨近理论极限的现状以及在我国的十三五规划中，说到的在2020年时将电池的容量提升到500Wh/kg，这些商场局势和政策走向，使得学术界和工业界都在寻求逾越锂离子嵌入的新式化学储能电池，以满意不断增加的动力需求。依照现在的进展来看，根据全新能量转化机制的锂硫（Li-S）电池摘得头筹的可能性比较大。
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。使用硫作为正极资料，是因为其资料理论比容量和电池理论比能量别离高达1675mAh/g和2600Wh/kg，远高于商业上广泛使用的钴酸锂电池（《150mAh/g）。更重要的一点是，关闭的Li-S体系与LIB相似，在电池制作方面，从LIB到Li-S电池的转化更简略有用，然后使其比敞开锂-空气体系更具商业可行性。锂硫电池的最新进展正在开端使其商业化成为可能。
别的，从经济性视点来看，硫（S）不仅对环境及人类影响极小，并且是地球上丰度最高的元素之一，它现在的均价仅为$0.25/kg，而这还缺乏LiCoO2（均价为$40/kg）价格的百分之一。一起，因为硫的易提高及反响产品易溶解特性，在传统正极资猜中收回硫比收回金属愈加符组成本效益。这些长处使Li-S电池相关于LIBs而言具有巨大的本钱优势。就大规模的储能设备方面来看，本钱的操控显得尤为重要，每个电池单元本钱节约的堆集，关于树立和推行固定式储能电池带来了巨大的经济利益。由此看来，锂硫电池是一种十分有远景的新式锂电池。
