鋰硫電池電解液添加劑的研究進展

郝曉倩，沙暢暢，曹永安，王文舉

隨著現(xiàn)代化的不斷發(fā)展，手機、電動汽車以及筆記本電腦的普及，社會對能源的需求日益增長。同時，對天然氣、煤、石油、可燃冰等化石燃料的過度開發(fā)利用，導致環(huán)境污染、生態(tài)環(huán)境惡化、能源短缺等現(xiàn)實問題[1]。為了改善現(xiàn)狀，促進低碳經(jīng)濟和可再生能源多樣化的發(fā)展，滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需求，能量儲備設備如電池等的研究不斷受到關注。在所有金屬元素中鋰的密度低且電負性高，理論比容量達到 3 861 mA·h·g-1，而硫元素的理論比容量也達到了 1 675 mA·h·g-1[2]。鋰硫電池（Li?S）是正極和負極活性物質分別采用硫和金屬鋰的一類新型可逆鋰電池，由于其具有超高的能量密度，被認為是最有前途的電池候選之一。常見鋰硫電池的構成與普通電池相似，由正極、負極、電解質、隔膜以及外殼五部分組成[3]，如圖1所示。其中電解質作為離子和電荷轉移的重要介質，對于鋰硫電池的電化學性能及安全性能有重要的影響[4]。

電解質是鋰硫電池的重要組成部分，合格的電解質應滿足以下要求：高離子導電率、電化學窗口寬、良好的電化學性能和熱穩(wěn)定性、價格成本低、安全性好、無毒物污染等[5]。這些是衡量電解質性能必須考慮的因素，也是實現(xiàn)鋰硫電池高性能、低電阻、長壽命和安全性的重要前提。

近年來，針對鋰硫電池電解質的研究雖然取得了很多進展，但仍不能滿足實際應用的需求，面臨許多挑戰(zhàn)。

圖1 鋰硫電池配置示意Fig.1 Lithium?sulfur battery configuration diagram

1 鋰硫電池電解液基本概況

鋰硫電池高度依賴于固?液?固多相傳導，硫單質及放電產(chǎn)物硫化鋰的電導率低，導致鋰硫電池中活性物質的利用率低、倍率性能差（如圖2所示）[6]。……