锂硫电池复合正极研究进展

作     者：李西尧 赵长欣 李博权 黄佳琦 张强 Xi-Yao Li;Chang-Xin Zhao;Bo-Quan Li;Jia-Qi Huang;Qiang Zhang

作者机构：清华大学化学工程系北京100084 北京理工大学前沿交叉科学研究院北京100081 北京理工大学材料学院北京100081 

出 版 物：《电化学》 (Journal of Electrochemistry)

年 卷 期：2022年第28卷第12期

页      面：25-37页

学科分类：0808[工学-电气工程] 081705[工学-工业催化] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：supported by Natural Scientific Foundati on of China (22109007) Beijing Natural Science Foundation (JQ20004) Beijing Institute of Technology Research Fund Program for Young Scholars the Tsinghua University Initiative Scientific Research Program 

主　　题：锂硫电池 硫碳复合正极 硫化聚丙烯腈正极 多硫化锂 

摘      要：锂硫电池因其超高的理论能量密度被视为极具前景的下一代电化学储能体系,其中高比容量的硫正极提供了锂硫电池的能量密度优势并直接决定了电池的实际性能。经过数十年的发展,最具前景的硫正极体系分别是硫碳复合(S/C)正极和硫化聚丙烯腈(SPAN)正极。本文系统综述了S/C正极和SPAN正极的最新研究进展。首先,简要介绍了两种正极的工作原理并进行了比较。S/C正极发生固-液-固多相转化反应,充放电表现为双平台特征。与之相比,SPAN正极发生固-固反应,充放电曲线为单平台。然后,对两种正极所面临的挑战和目前报道的优化策略进行了系统的分析与讨论。对于S/C正极,主要调控策略包括电极结构修饰、电催化剂设计与辅助氧化还原介体调控;对于SPAN正极,主要调控策略包括电极结构设计、电极形貌调控、杂原子掺杂和外源性氧化还原介体调控。最后,在电池尺度上对S/C正极和SPAN正极进行了综合比较,并对基于S/C正极和SPAN正极的锂硫电池在未来所面对的机遇与挑战进行了展望。