Small Methods:锂硫电池的研究方法

smtd201700134-gra-0001-m随着电动汽车、便携电子产品等市场的蓬勃发展,人们对于能源存储系统的要求不断提高。高性能电化学储能体系是应对来自能源领域全球挑战的核心解决方案。锂硫电池具有高达2600Wh/kg的理论能量密度,是二次电池储能系统中极具竞争力的体系。但锂硫电池反应存在一些亟待解决的问题,一方面电池反应中间产物多硫化物会在循环过程中向负极侧迁移并与金属锂反应,造成严重的飞梭效应,腐蚀负极显著损耗电池器件寿命;另一方面电池反应动力学迟缓的问题制约了深度与高倍率充放电,使得化学能难以充分利用。锂硫电池体系反应过程涉及多电子反应以及固液间多相转化,其中复杂的化学反应与物理传质过程增加了锂硫电池研究的难度。

近十年来,锂硫电池的研究得到了快速发展, 从电池体系设计到电池反应机理研究,均取得了重要的进展。清华大学化学工程系的张强教授及其研究团队在Small Methods上总结了锂硫电池研究方法。该综述对锂硫电池研究中的重要表征技术,分析手段以及研究方法进行评述,尤其是对锂硫电池中电池反应物种指认与分析,电化学反应机理以及充放电过程相关传质问题进行了详细的阐述。在文中,作者试图回答有关锂硫化学反应的关键科学问题,并对研究分析这些问题的重要方法手段进行归纳总结,这些问题包括但不限于电极材料的电子结构,化学组成,物相变化和空间分布等等,以及这些因素如何影响整体电池性能等。

通过整理锂硫电池的研究进展与方法,作者试图为锂硫电池研究同仁提供一个内容丰富的研究方法工具箱,以便在锂硫电池探索过程中寻找到合适而高效的研究方法,以望推动锂硫电池的科学问题研究以及实用化进程。同时,作者也对锂硫电池的发展趋势和相应的机遇挑战进行展望,发展先进的表征测试方法,深入理解电池反应体系,期待锂硫电池的蓬勃发展。

该工作发表在Small Methods DOI: 10.1002/smtd.201700134)上, A Toolbox for Lithium–Sulfur Battery Research: Methods and Protocols本文的作者依次为清华大学张戈、张泽文、彭翃杰及北京理工大学黄佳琦教授。

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