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vampire01

铜虫 (正式写手)

[求助] 锂硫电池原理

锂硫电池的工作原理具体是啥？和锂离子电池原理类似吗？
放电时，负极锂失去电子变成Li+离子，然后Li+以及电解质中的Li+通过电解质扩散到正极S，同时正极S和得到的电子以及Li+反应生成LiS8多S化学物，多S化学物容易溶解到电解质，并与电解质中的Li+反应生成LiS2或者Li2S2？这些沉淀物LiS2或者Li2S2会沉淀在哪呢？正极上or负极上or电解质中？
充电时，阴极LI+被还原成LI?阳极LiS2或者Li2S2还原成S？那LiS2或者Li2S2种的Li+通过电解质扩散到阴极被还原？
刚接触锂硫电池，不是很懂，不知道我上述原理有啥问题？请求专家不吝赐教啊，同时详细给俺讲解充放电时电池三部分的物质变化和化学反应啊？谢谢 非常感谢啊
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1楼 2013-07-02 22:04:11
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sheva@7

木虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
vampire01: 金币+5 2013-07-03 15:14:55
因为硫可能的溶解问题，一般都是牺牲容量用被嵌在碳骨架上固定住的小分子硫作为正极。这种情况下的反应就比较简单，就是锂和硫形成多硫化物的反应。
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3楼2013-07-03 11:08:36
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sea207720

木虫 (正式写手)

隐士

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
zlin: ECEPI+1, 鼓励应助~ 2013-07-03 10:12:01
vampire01: 金币+15 2013-07-03 14:59:53
与普通锂离子电池中锂离子在电极材料中脱嵌的机理不同，锂硫二次电池的放电过程是不同价态的聚硫离子（Sn2-，1≤n≤8）转化的多步电极反应。
典型的锂硫电池放电曲线由两个平台组成，。在第一个放电平台(2.4-2.1V)，元素硫被还原成可溶性的聚硫锂并且聚硫锂进一步被还原；在第二个放电平台(2.1-1.5V)，可溶性聚硫锂被还原形成不均匀的硫化锂层覆盖在碳骨架上。
在高电压平台每个硫原子接受 0.5 个电子可以将起始正极材料环状 S8分子还原成 Li2S4。
实际放电过程在此点（Li2S 和 Li2S2的混合物，未完全反应生成 Li2S）终止是因为 Li2S2在电解液中的低溶解度和缓慢的电化学动力学。每个硫原子接受 0.5 个电子也可以解释为低放电平台的硫由 x<4 的聚硫离子 Sx2-组成

锂电极放电反应：Li → Li++ e
硫电极放电反应：S8+ Li+ + e → Li2Sn（3≤n≤7）
Li2Sn+ Li++ e → Li2S + Li2S2

锂电极充电反应：Li+ + e → Li
硫电极充电反应：Li2S + Li2S2→ S8+ Sm2-（6≤m≤7）+ Li++ e
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人生若只如初见当时只道是寻常
2楼2013-07-03 09:49:24
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vampire01

铜虫 (正式写手)
引用回帖:
2楼: Originally posted by sea207720 at 2013-07-03 09:49:24
与普通锂离子电池中锂离子在电极材料中脱嵌的机理不同，锂硫二次电池的放电过程是不同价态的聚硫离子（Sn2-，1≤n≤8）转化的多步电极反应。
典型的锂硫电池放电曲线由两个平台组成，。在第一个放电平台(2.4-2.1V) ...

您好，那在放电时是不是锂电极不断溶解啊？然后电解质中的Li+离子扩散到硫电极？充电时也是Li+离子扩散到锂电极被还原？
还有一个问题，说锂硫电池稳定性差的主要原因就是多硫的溶解，这是指放电时 S8分子还原成的 Li2S4容易跑到电解液中？
期待您的赐教，非常感谢。
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4楼2013-07-03 15:12:12
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vampire01

铜虫 (正式写手)
引用回帖:
3楼: Originally posted by sheva@7 at 2013-07-03 11:08:36
因为硫可能的溶解问题，一般都是牺牲容量用被嵌在碳骨架上固定住的小分子硫作为正极。这种情况下的反应就比较简单，就是锂和硫形成多硫化物的反应。

您所说的“硫可能的溶解问题”是否是指S8分子还原成的 Li2S4容易跑到电解液中而导致的S的损失？如果一种电解液不溶解 Li2S4是否意味着循环稳定性得到很大提高？
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5楼2013-07-03 15:17:46
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