物理化学学报 >> 2017, Vol. 33 >> Issue (12): 2339-2358.doi: 10.3866/PKU.WHXB201706021

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高性能锂硫电池研究进展

刘帅,姚路,章琴,李路路,胡南滔,魏良明,魏浩*()   

  • 收稿日期:2017-04-13 发布日期:2017-09-05
  • 通讯作者: 魏浩 E-mail:haowei@sjtu.edu.cn
  • 作者简介:刘帅,1995年生。2016年本科毕业于南京理工大学材料成型及控制工程专业。2016年至今为上海交通大学电子信息与电气工程学院微纳电子学系研究生。主要研究方向为能量转化和存储|姚路,1986年生。2010年本科毕业于济南大学材料物理系,2014年硕士毕业于广西大学凝聚态物理专业,2014年至今为上海交通大学电子科学与技术专业博士研究生。主要研究方向为储能材料的制备及应用|章琴,1994年生。2016年本科毕业于中南大学材料科学与工程专业。2016年至今为上海交通大学电子信息与电气工程学院微纳电子学系研究生。主要研究方向为能量转化和存储|李路路,1991年生。2015年本科毕业于中北大学材料科学与工程专业。2016年至今为上海交通大学电子信息与电气工程学院微纳电子学系研究生。主要研究方向为能量转化和存储|胡南滔,湖南人,2009年吉林大学化学学院高分子化学与物理专业博士毕业,新加坡南洋理工大学访问学者,上海交通大学电子信息与电气工程学院副教授。研究方向:(1)碳纳米材料的功能化及储能、传感器件,(2)复合材料的制备、性能研究及应用|魏良明,1974年生。2004年在中科院长春应用化学研究所获得高分子化学与物理专业博士学位,同年进入上海交通大学微纳科学与技术研究院工作至今,现为上海交通大学电子信息与电气工程学院研究员。主要研究方向为新一代高性能锂离子电池/超级电容器以及传感器|魏浩,男,博士,上海交通大学电子信息与电气工程学院副教授,课题组长。主要研究方向为能量转化和存储
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(61376003);上海市浦江人才计划(16PJD027);上海交通大学医工交叉研究基金(YG2015MS23);上海交通大学医工交叉研究基金(YG2016MS71)

Advances in High-Performance Lithium-Sulfur Batteries

Shuai LIU,Lu YAO,Qin ZHANG,Lu-Lu LI,Nan-Tao HU,Liang-Ming WEI,Hao WEI*()   

  • Received:2017-04-13 Published:2017-09-05
  • Contact: Hao WEI E-mail:haowei@sjtu.edu.cn
  • Supported by:
    the National Natural Science Foundation of China(61376003);the Shanghai Pujiang Program, China(16PJD027);the Medical-Engineering Crossover Fund of Shanghai Jiao Tong University, China(YG2015MS23);the Medical-Engineering Crossover Fund of Shanghai Jiao Tong University, China(YG2016MS71)

摘要:

锂硫电池具有理论比容量高(1675 mAh·g-1)、能量密度高(2600 Wh·kg-1)、环境友好、价格低廉等性质,是一种高性能的新型储能电池。这些性能使其在电动汽车和便携式设备领域具有重要意义。然而,快速的容量衰减以及较差的循环性能,使锂硫电池还达不到商业应用的要求。本文全面总结了锂硫电池的最新研究进展,详细阐述了锂硫电池的正极、电解质、隔膜以及负极保护,分析了现有锂硫电池存在的缺陷和问题。最后,对锂硫电池未来的发展方向进行了展望。

关键词: 锂硫电池, 正极, 负极保护, 隔膜, 应用

Abstract:

Lithium-sulfur batteries are considered to be rather latest and high-performance storage batteries due to their high theoretical specific capacity (1675 mAh·g-1), high energy density (2600 Wh·kg-1), environmental friendliness, low cost, and safety. These features make them important in the field of mobile electric vehicles and portable devices. However, because of rapid capacity attenuation with poor cycle and rate performances, these batteries are far from ideal for commercial applications. This paper reviews the entire and latest studies in lithium-sulfur batteries. Cathodes, electrolyte, separators, and anodes protection are introduced in detail. The existing lithium-sulfur batteries defects and problems are analyzed. Finally, we provide some insights into the future direction and prospects of lithium batteries.

Key words: Lithium-sulfur battery, Cathode, Anode protection, Separator, Application

MSC2000: 

  • O649