有机物衍生的锂硫电池正极材料研究进展

摘要

锂硫二次电池具有能量密度高、成本低和环境友好等优点备受科研工作者们的青睐.但是,单质硫和硫化锂固有的低电导率以及中间产物多硫化锂易溶于电解液产生"穿梭效应",导致活性材料流失的同时,活性位点也发生严重的体积膨胀,最终造成循环过程中容量迅速衰减.近年来,将链状硫片段与具有活性自由基的聚合物在高温下环合形成稳定的有机硫共聚物,被认为是代替单质硫正极、解决传统C/S体系循环稳定性差的有效策略之一.本文回顾了传统碳载硫(C/S)锂硫电池的反应机理和现阶段存在的问题,综述了腈基、不饱和烃基、硫醇基和小分子有机硫电极的制备方法,储锂机制和近年来的研究进展,分别列举了作为锂硫电池正极的优/劣势,并从科学的角度提出了解决策略和发展方向.综合分析表明,有机物衍生锂硫电池正极利用其"主链导电,侧链储能"的特性,能有效地改善长链多硫化锂溶于电解液所产生的"穿梭效应",利用高温下不饱和键断裂环硫的策略,将整个/部分活性硫片段整合到正极材料中,有望在实现高硫载量的同时获得高循环稳定性.