锂硫电池
可充电电池无处不在，从您可能用来检查本文的手机或用于工作的笔记本电脑到现在正在超越市场的电动汽车。能量存储设备的广泛使用使它们处于恒定的压力下。一方面，市场继续要求电池具有高存储容量，更快的充电能力和更长的使用寿命。另一方面，电池已经涉及许多事故，为了防止这种情况，立法变得越来越严格。
自1990以来，锂离子电池 (LIBs) 一直主导着电池市场。然而，他们并不缺乏挑战。在新闻中，听到涉及电话，车辆和电动踏板车/电动自行车的情况并不少见与电池有关的火灾。这些事件是称为热失控的过程的结果。当电池释放的热量足够高以加速电池特定组件的分解时，就会发生热失控。这种反应也释放能量，以正反馈回路。
，然而，这不是唯一的缺点。除锂外，这些电池的阴极还含有其他金属，例如钴或镍。这些金属不是特别丰富，开采它们需要很高的投资。此外，开采过程对环境不友好，涉及容易污染附近水的大型矿山。此外，这些地雷通常位于受保护的土地上，从而导致更多的道德问题。
那么，还有什么选择呢？
锂-硫电池 (LiSB) 作为lib替代品。使用这种类型的电池进行的模拟产生了2600 Wh kg的潜在能量积累-1。这是锂离子电池的三倍，锂离子电池目前是储能市场无可争议的领导者。
像任何其他电池一样，lisb包含阳极，在这种情况下，它包含将在电极之间行进的锂离子。代替诸如镍或钴的稀有金属，LiSB的阳极包括硫。硫是很常见的，是5th地球上最丰富的元素，节省成本和采矿问题。
接住？
LiSBs似乎是未来; 但是，它们有很大的缺点。平均LIB可以经历2000次充放电循环; 直到最近，LiSB只能承受其中的一半而不会损失存储容量。LiSB的阴极在电池操作期间经历高达80% 的体积变化，这与结构中的相变有关。这种大的尺寸变化对电解质施加压力，这可能损害其完整性。
，在电池中运行的化学过程涉及由锂和硫形成离子形式。问题之一是硫化物的氧化还原化学的化学性质。它涉及几个可能导致形成不希望的副产物: 多硫化物的中间步骤。多硫化物可以以多种方式对LiSBs有害。首先，它们可以与电解质相互作用，由于它们的反应性而腐蚀电解质。此外，这些中间体的物理化学性质意味着它们可溶于电解质中，从而将它们从电池的可用离子池中除去。最后但并非最不重要的是，硫化锂 (Li2S) 可以在阳极中以盐的形式沉淀，形成不断增长的不溶层，从而阻止了离子的迁移，从而阻止了锂的传输。
锂本身在LiSBs中也可能是有问题的。枝晶是当锂沉淀时形成的结构。锂具有高导电性，并且当枝晶足够长以到达阴极和阳极之间时会发生短路。
锂硫电池注定要失败？
，我们已经看到lisb有明显的弱点，使它们不适合与广泛使用的LIBs竞争。但是，我们已经看到它们具有一些优势，使其特别具有吸引力。特别是，它们使用硫等常见元素，并有望储存越来越多的能量。这就是为什么对LiSBs的研究从未停止过的原因，因为它们在1960年代首次被假设为潜在可行的储能设备。
产生了实质性的改进，使LiSBs更具吸引力。例如，开发了具有纳米孔的绝缘片，其允许锂离子自由移动但防止多硫化物离子迁移，从而避免沉积事件。据报道，这与耐膨胀电极的发展有关，该电极可将LiSBs的性能提高到接近理论值的值。最后，对使用替代电解质的研究也是基本的，因为目前的电解质仍然容易分解和潜在的热失控。
通往电气化未来的道路
的进步开始使LiSBs成为锂离子电池主导市场的潜在强大竞争者。在对较大电池的需求增加的环境中，它们作为高性能能量存储系统的潜力变得越来越理想。LiSBs的前景在于其令人印象深刻的能量密度和硫-比目前在lib中使用的金属更丰富，问题更少的材料。历史上阻碍LiSBs的障碍正在得到系统解决。诸如纳米多孔隔板和创新电极结构的策略产生了结果。
随着创新的推进，LiSB申请的规模可能会扩大，使其有可能在电池供电解决方案。事实证明，正在进行的研究对于满足能源需求，同时减轻电池对环境的负担至关重要。随着当前社会的电气化，LiSBs的道路是明确的: 克服技术障碍，扩大生产，面向大众市场。
