魏慧洁，柳 勇,2,3*，王 飞，翟小亮，任凤章

(1.河南科技大学材料科学与工程学院，河南 洛阳 471023； 2.河南科技大学有色金属共性技术河南省协同创新中心，河南 洛阳 471023； 3.河南省有色金属材料与加工技术重点实验室，河南 洛阳 471023)

随着社会的快速发展，人们对储能技术和设备的需求逐渐增大。由于传统的锂离子电池具有安全性好、无记忆效应、循环寿命长、对环境友好等优点，成为现今各种电子产品的首选电源。在锂离子二次电池中，与石墨、硅等负极材料相比，低比能量正极材料(LiFePO4和LiCoO2的理论比容量分别为170和274 mAh·g-1)，在一定程度上限制了锂离子电池的能量密度和功率密度，因此亟需发展具有高比容量的电极材料。而硫是一种非常有前景的多电子氧化还原材料，有着极高的理论容量(1 672 mAh·g-1)，且于锂金属组装成电池时，能展现出极高的理论能量密度(2 567 Wh·kg-1)[1-3]，远高于传统的锂离子电池,且硫具有成本低、储量丰富、对环境友好和工作温度范围大等优点，使其成为一种很有前景的可充电电池体系。在硫正极与锂负极之间的氧化还原过程如反应式(1)～(4)所示：

负(阳)极反应：

2Li-2e-→2Li+

(1)

正(阴)极反应：

S+2Li++2e-→Li2S

(2)

放电过程整个电池反应：

2Li+S→Li2S

(3)

伴随发生的副反应：

Li2S+(x-1)S→Li2Sx(x=2,4,6,8)

(4)

但是，在实际应用中还需要克服一些挑战，如单质硫和放电产物(Li2S2/Li2S)的电子绝缘特性、充放电产物密度差异造成的较大的体积变化(约80%)、可溶性多硫化锂引起的严重的穿梭效应和金属锂负极循环过程中锂枝晶的形成等，这些缺点阻碍了锂-硫电池的实际应用。……