高希雅，邓子华，李存璞，魏子栋

（重庆大学化学化工学院，重庆 400044）

1 锂硫电池基本原理与存在问题

可持续能源技术的蓬勃发展标志着现代社会的能源革命，探索可持续、清洁、安全的新能源供应已成为了国际共识。新能源电动汽车、便携式电子设备和移动电源等领域的兴起使得人们对储能设备提出了更高的要求。在热能、风能、机械能等多种储能系统中，具有高能量密度储能的可充电电池成为了最常用的电化学储能设备。其中锂硫电池以其高理论容量（1672mA·h/g）、丰富的自然资源和环境友好性等优点受到越来越多的关注，是新兴电池技术中极具吸引力和发展前景的候选技术，是满足全球日益增长的能源消费需求的理想下一代储能设备。

锂硫电池的充放电过程有溶解和沉积两个步骤，包含固相-液相-固相的相变转化。在放电过程中，正极的单质S8被多步还原成Li2S，放电曲线通常会出现两个平台，分别位于2.4V和2.1V左右，如图1所示。第Ⅰ阶段的放电平台为2.4V，对应单质S8开环并与迁移到正极的锂离子成键生成Li2S8的固-液两相还原过程和Li2S8向可溶性长链Li2S6转变的液-液单相还原过程；第Ⅱ阶段的电压从2.4V骤降为2.1V，可溶性Li2S6再还原生成可溶性Li2S4，且第Ⅰ、Ⅱ阶段共提供约25%的理论硫容量。第Ⅲ阶段的放电平台为2.1V，包含可溶性Li2S4向不溶的短链Li2S2转变的液-固两相还原过程和Li2S2向Li2S 转变的固-固单相还原过程，贡献约75%的理论硫容量[1]。在充电过程中，Li2S 首先转化为不溶的短链Li2S2，然后进一步生成可溶性长链Li2Sn（4≤n≤8，n为整数）（LiPSs），最后转化为S8。……