鋰硫電池屬于鋰離子電池嗎_鋰離子電池和鋰硫電池有什么區(qū)別 - 全文

　　鋰硫電池是鋰電池的一種，目前還沒有完全實(shí)現(xiàn)實(shí)用化過程。鋰硫電池是以硫元素作為電池正極，金屬鋰作為負(fù)極的一種鋰電池，許多特性比現(xiàn)在廣泛使用的鋰電池要好，但因?yàn)閷?shí)用化難度大，目前應(yīng)用的很少。

? ? ?鋰硫電池介紹

　　鋰硫電池是鋰電池的一種，截止2013年尚處于科研階段。鋰硫電池是以硫元素作為電池正極，金屬鋰作為負(fù)極的一種鋰電池。比容量高達(dá)1675mAh/g，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于商業(yè)上廣泛應(yīng)用的鈷酸鋰電池的容量（《150mAh/g）。并且硫是一種對環(huán)境友好的元素，對環(huán)境基本沒有污染，是一種非常有前景的鋰電池。

　　中文名：鋰硫電池

　　比容量：高達(dá)1675mAh/g

　　電池正極： 硫元素

　　電池負(fù)極：金屬鋰

　　鋰硫電池以硫?yàn)檎龢O反應(yīng)物質(zhì)，以鋰為負(fù)極。放電時負(fù)極反應(yīng)為鋰失去電子變?yōu)殇囯x子，正極反應(yīng)為硫與鋰離子及電子反應(yīng)生成硫化物，正極和負(fù)極反應(yīng)的電勢差即為鋰硫電池所提供的放電電壓。在外加電壓作用下，鋰硫電池的正極和負(fù)極反應(yīng)逆向進(jìn)行，即為充電過程。根據(jù)單位質(zhì)量的單質(zhì)硫完全變?yōu)镾2-所能提供的電量可得出硫的理論放電質(zhì)量比容量為1675 mAh/g，同理可得出單質(zhì)鋰的理論放電質(zhì)量比容量為3860 mAh/g。鋰硫電池的理論放電電壓為2.287V，當(dāng)硫與鋰完全反應(yīng)生成硫化鋰（Li2S）時。相應(yīng)鋰硫電池的理論放電質(zhì)量比能量為2600 Wh/kg。

　　硫電極的充電和放電反應(yīng)較復(fù)雜，截止2013年對硫電極在充電和放電反應(yīng)中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物還沒有明確的認(rèn)識。鋰負(fù)極與硫正極的充放電反應(yīng)如式（1-1）至式（1-4）所示，硫電極的放電過程主要包括兩個步驟，分別對應(yīng)兩個放電平臺。式（1-2）對應(yīng)S8的環(huán)狀結(jié)構(gòu)變?yōu)镾n2-（3≤n≤7）離子的鏈狀結(jié)構(gòu)，并與Li+結(jié)合生成Li2Sn，該反應(yīng)在放電曲線上對應(yīng)2.4—2.1V附近的放電平臺。式（1-3）對應(yīng)Sn2-離子的鏈狀結(jié)構(gòu)變?yōu)镾2-和S22-并與Li+結(jié)合生成Li2S2和Li2S，該反應(yīng)對應(yīng)放電曲線中2.1—1.8V附近較長的放電平臺，該平臺是鋰硫電池的主要放電區(qū)域。Yuan Lixia等人研究了鋰硫電池中硫正極的電化學(xué)反應(yīng)過程。他們認(rèn)為放電時位于2.5—2.05V電位區(qū)間對應(yīng)單質(zhì)硫還原生成可溶的多硫化物及多硫化物的進(jìn)一步還原，位于2.05—1.5V電位區(qū)間對應(yīng)可溶的多硫化物還原生成硫化鋰固態(tài)膜，它覆蓋在導(dǎo)電碳基體表面。充電時，硫電極中Li2S和Li2S2被氧化S8和Sm2-（6≤m≤7），并不能完全氧化成S8，該充電反應(yīng)在充電曲線中對應(yīng)2.5—2.4V附近的充電平臺。

　　鋰電池和鋰離子電池的區(qū)別

　　鋰電池是以金屬鋰作為電極，以電子傳遞產(chǎn)生電流，由于易產(chǎn)生枝晶引起爆炸，所以早已不在應(yīng)用。鋰電池是一次電池。鋰離子電池是以鋰離子的傳遞來完成充放電，主要以鋰摻雜金屬的氧化物作為電極。鋰離子電池是二次電池可充電。

　　1. 鋰原電池

　　也稱一次鋰電池?？梢赃B續(xù)放電，也可以間歇放電。一旦電能耗盡便不能再用，在照相機(jī)等耗電量較低的電子產(chǎn)品中廣泛使用。 鋰原電池自放電很低，可保存3年之久，在冷藏的條件下保存，效果會更好。將鋰原電池存放在低溫的地方，不失是一個好方法。

　　我們?nèi)缃竦匿囯姵?，按照學(xué)名，應(yīng)該叫鋰二次電池，有相應(yīng)的負(fù)極材料，和鋰一次電池不同，一次電池主要是以鋰為另一極，這類電池一般使用液態(tài)電解液，現(xiàn)如今主要是基于LiPF6、LiClO4溶于DMC:EC（v:v=1:1）的電解液里，有些也對其進(jìn)行了改性，但仍為液體電池。

　　注意事項(xiàng)：鋰原電池與鋰離子電池不同，鋰原電池不能充電，充電十分危險！

　　2. 鋰離子電池

　　也稱二次鋰電池。在20℃下可儲存半年以上，這是由于它的自放電率很低，而且大部分容量可以恢復(fù)。

　　鋰電池存在的自放電現(xiàn)象，如果電池電壓在3.6V以下長時間保存，會導(dǎo)致電池過放電而破壞電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)，減少電池壽命。因此長期保存的鋰電池應(yīng)當(dāng)每3~6個月補(bǔ)電一次，即充電到電壓為3.8~3.9V（鋰電池最佳儲存電壓為3.85V左右）、保持在40%-60%放電深度為宜，不宜充滿。電池應(yīng)保存在4℃~35℃的干燥環(huán)境中或者防潮包裝。 要遠(yuǎn)離熱源，也不要置于陽光直射的地方。

　　鋰電池的應(yīng)用溫度范圍很廣，在北方的冬天室外，仍然可以使用，但容量會降低很多，如果回到室溫的條件下，容量又可以恢復(fù)。

　　鋰電池通常包括 金屬鋰電池（常見如紐扣電池）和鋰離子電池（也就是大家通常所說的鋰電池）

　　鋰離子電池包括液態(tài)鋰離子電池（通常說的鋰離子電池）和聚合物鋰離子電池

　　各種鋰電池的典型特征

　　金屬鋰電池：鋰元素以金屬的形態(tài)存在于電池中

　　鋰離子電池：鋰元素以鋰離子（通常是鋰鹽）形態(tài)存在于電池中

　　液態(tài)鋰離子電池：電解質(zhì)為液態(tài)

　　聚合物鋰（離子）電池：電解質(zhì)為凝膠態(tài)或固態(tài)

　　因?yàn)榫酆衔镤囯x子電池采用的封裝材料基本為鋁塑膜（軟包），液態(tài)鋰離子電池采用的封裝材料為金屬鋼殼或鋁殼。所以目前市場存在一種誤解，軟包裝的鋰電池就是聚合物鋰電池，其實(shí)大部分國內(nèi)廠家生產(chǎn)的軟包電池依然是用的液態(tài)電解質(zhì)，并不屬于聚合物鋰電池，真正做聚合物鋰電池的廠家并不多。