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锂硫电池动力电池产品的优劣势分析锂硫电池是一种备受关注的新型电池技术，被广泛应用于动力电池产品中。
本文将对锂硫电池动力电池产品的优劣势进行分析，以帮助读者更好地了解该产品。
一、优势分析1. 高能量密度：锂硫电池具有较高的能量密度，可以存储更多的电能，在同样体积和重量下，相比其他类型的电池，它能提供更长的续航里程和更持久的使用时间。
2. 长寿命：锂硫电池的循环寿命较长，可以经受更多次的充放电循环而不影响性能。
这意味着锂硫电池在长期使用中能够保持较高的性能表现，延长了产品的使用寿命。
3. 低自放电率：锂硫电池的自放电率较低，即使长时间不使用，也不会导致电池能量的丢失。
这使得锂硫电池成为了一种非常适合应用于无线设备等待机状态的电池产品。
4. 环境友好：相比传统的镍镉电池和镍氢电池等，锂硫电池中不含有有害物质，对环境的影响更小。
它被认为是一种比较环保的动力电池产品。
二、劣势分析1. 安全风险：锂硫电池在过充和过放时存在较高的安全风险。
过充会导致电池产生气体，增加爆炸的风险；而过放则会降低电池的寿命。
因此，对于锂硫电池的管理和控制要求更加严格。
2. 循环性能下降：锂硫电池的电池循环性能会受到温度和电流等因素的影响，特别是在高温环境下、高电流快速充放电时，循环性能会明显下降。
这需要在实际应用中做好温度管理和电流控制，以保证其性能。
3. 体积和重量较大：相比其他类型的电池，锂硫电池的体积和重量较大。
这在一些轻便设备和电动工具中可能会造成不便，需要更大的空间和力度来支撑。
4. 价格较高：与传统的动力电池相比，锂硫电池在成本上相对较高。
这主要归因于该技术的研发和生产成本较高，随着技术的进步和成熟，预计价格会逐渐下降。
结论：锂硫电池作为一种新兴的动力电池技术，具有高能量密度、长寿命、低自放电率和环境友好等优势。
然而，它也存在着安全风险、循环性能下降、体积和重量较大以及价格较高等劣势。
在实际应用中，需要根据具体的需求和情况综合考虑这些因素，并通过科学的管理和控制来充分发挥锂硫电池的优势，提高其在动力电池产品中的应用程度。
锂硫电池简介简介：锂离子电池（LiCoO2）是单电子脱嵌，锂硫电池是8电子氧化还原，因而有7-8倍的理论容量。
前言：锂电池目前已经广泛应用于日常生活中。
近几年新能源产业被政府大力支持，短时间内锂电领域不论是科研界还是商业圈都被闹得沸沸扬扬。
没拿到诺贝尔奖，老爷子Good Enough哭晕在厕所；三星Note7爆炸门，iphone6S冻死关机；比亚迪放弃磷酸锂铁，转投三元材料；董大妈（董明珠）下台，私人投资珠海银隆；还有最让人闹心的新能源骗保事件，2016，锂电走在风口浪尖。
锂电的简史：锂电池，简称锂电，包含金属锂电池，锂离子电池，锂硫电池，锂空电池等，多数情况下大家指的是目前商业应用的钴酸锂（LiCoO2）。
二十世纪80年代，朝日化学制品公司最早开始研发锂离子电池体系（Li-ion）[1]。
1980年，Good Enough发表了正极层状材料LiCoO2的专利。
1990年sony首先推出技术较为成熟的商业化锂离子电池[15]。
1991年，索尼引入18650电池，并在1992-2006年之间快速发展[2]。
在此之后，锂离子电池以极其惊人的发展速度，迅速取代市场上的Ni-Cd和Ni-MH电池（目前人们意识里充电电池=锂电池，大多数人甚至不知道有这两类可充电电池）。
最为直观的感受就是，换了智能手机之后，大家是每天充电，甚至充电宝不离手的状态。
当今社会更需要一种低成本，无污染，性能稳定，比容量大，能量密度高的新型锂离子电池[7-10]。
就像某手机广告里那样，充电5分钟，通话俩小时。
锂硫电池发展史：锂离子电池有30多年的历史，而锂硫电池更年轻。
1962年，Herbet和Ulam首次提出使用硫作为正极材料，以碱性高氯酸盐为电解质[24]。
早期锂硫体系作为一次电池被研究，甚至还一度商业化生产，但后来被可充电电池取代搁置。
2009年Linda F. Nazar在Nature Materials上提出关于锂硫二次可充放电池，并用CMK-3实现了1320mAh/g的高比容量。
锂硫电池概述锂硫电池（LSBs）是一种以硫为正极活性物质，金属锂为负极的新型二次电池。
受益于硫相态变化的多电子反应，锂硫电池拥有高达1675mAhg-1和2600Whkg-1的理论比容量和比能量，相当于商用锂离子电池数倍，并且硫储量丰富、价格低、环境友好，因而锂硫电池被认为是极具开发潜力和应用前景的新一代二次电池技术。
一、锂硫电池的结构锂硫电池主要由硫正极、锂负极、隔膜和电解质等组成。
硫正极是由活性物质硫与导电剂及粘结剂等按照一定比例均匀混合制备而成；锂负极为普通商用锂片；正负极之间放置隔膜，隔膜材质为聚合物且具有多孔隙、不导电的特点，目的是选择性通过离子而隔绝电子；电解液为含硝酸锂的非水类电解液体系，为锂硫电池内部氧化还原反应提供液态环境。
下图展示了锂硫电池的结构。
二、锂硫电池的储能机理LSBs的工作原理是单质硫与锂离子之间发生的可逆氧化还原反应。
放电时负极反应为锂失去电子变为锂离子，正极反应为硫与锂离子及电子反应生成硫化锂，正极和负极反应的电势差即为锂硫电池所提供的放电电压。
在外加电压作用下，锂硫电池的正极和负极反应逆向进行，即为充电过程。
图1.2为电池充放电过程单质硫的可逆转化示意图，其中放电时大致包括以下反应过程：正极反应：图 1.2可以看出，放电曲线有两个较为明显的平台，分别位于2.4-2.1V和2.1-1.5V。
放电前，正极活性硫的初始状态为环形分子（S8），放电开始后，S8分子发生开环反应并与锂离子结合生成Li2S8分子（式1-1），随着反应的进行，Li2S8进一步与锂离子结合生成长链多硫化锂Li2S6和Li2S4（式1-2和1-3），这一过程对应位于2.4-2.1V的第一放电平台；长链多硫化锂在有机电解液中溶解并在隔膜两侧扩散迁移，随着电化学反应的继续进行，长链多硫化锂在反应过程中得到电子被还原为短链多硫化锂（Li2S2和Li2S）（式1-4和1-5），这个反应过程在放电曲线中对应于第二个较长的平台（2.1-1.5V附近），这一过程贡献了LSBs大部分的理论容量，因此第二平台的反应深度很大程度上决定了LSBs的性能。
高性能锂硫电池的研究进展摘要：目前传统的锂离子电池在电子产品中发挥着重要作用。
然而受到其较低的理论比容量的限制(约150～200Wh/kg)，锂离子电池将难以满足人类发展的长远需求，例如电动汽车行业的发展。
锂硫电池的理论能量密度为2600Wh/kg，是锂离子二次电池的3～5倍，是极具应用前景的电化学储能体系，近年来引起了研究人员的广泛关注。
人们提高电极导电性、维持电极结构稳定性、提高硫的负载率和利用率以及加强电池循环寿命等方面开展了大量的研究工作。
本文将就近几年锂硫电池的发展进行相关介绍和讨论。
关键词：锂硫电池正极材料纳米结构材料改性电解质电池结构Research progress in High-Performance Lithium-SulphurBatteriesRen Guodong(School of Metallurgy and Environment, Central South University，0507110402)Abstract：Lithium-ion batteries has played an important role in the electronics at present.But due to its low theoretical energy density ,which is only 150～200Wh/kg,therefore the lithium-ion batteries cannot meet the long-term needs of society in the future,just in the case of the development of electric vehicles.Lithium-sulphur battery is a promising electrochemical energy storage system which has high theoretical energy density of 2600Wh/kg,that is 3~5 times to lithium-ion battery.And it has arised more and more attentions recently.Great efforts have been made by reseachers to improve the conductivity of the electrode , the stability of electrode structure,the loading capicity of sulphur ,the utilization efficiency of sulfur in the cathode and the enhancement of cycle life of the battery．In this paper,the recent research of lithium-sulphur battery will be analyzed and discussed.Keywords：lithium-sulphur battery cathode material nano-structure modification electrolyte cell configuration1.前言电能储存技术和设备将会在未来社会发展中成为一项十分重要的需求。
硫空位和氧空位锂硫电池综述硫空位和氧空位是与锂硫电池有关的重要概念。
本文将以简体中文为基础，综述这两种空位对锂硫电池的性能和特性的影响。
1.锂硫电池概述锂硫电池是一种高能量密度和环境友好的电池技术，作为下一代储能系统备受研究关注。
锂硫电池的正极材料是硫，负极材料是锂，电池的反应过程是锂离子在正极和负极之间的转移。
2.硫空位硫空位是指硫正极中的一种缺陷或缺失结构，其中的硫原子没有与周围的硫原子形成键合。
硫空位能影响锂硫电池的电化学性能，包括充放电容量、循环寿命和电化学稳定性。
硫空位的形成可以通过硫化反应中的过程条件（如反应温度、反应时间和反应介质等）来控制。
硫空位在电化学过程中可以提供反应的活性中心，促进锂离子和硫化物之间的转移，从而增加电池的充放电容量。
此外，硫空位的存在还可以降低锂硫电池的内阻，提高电池的能量效率。
然而，硫空位也存在一些负面影响。
首先，硫空位会导致硫正极材料的体积膨胀，造成电极结构的变形和破裂，降低电池的循环寿命。
其次，硫空位与电解液中的锂离子形成复杂的化学物质，降低了电池的电化学稳定性。
为克服硫空位带来的负面影响，研究人员提出了一系列的解决方案。
例如，引入多孔硫材料可以增加硫空位的数量，提高充放电容量。
通过合成多阴离子硫材料（如硫氮化物和硫化碳化硅），可以减少硫空位的形成，并提高电池的稳定性。
3.氧空位氧空位是指锂硫电池中的负极材料中出现结构缺陷或缺失的氧原子。
氧空位的形成可以通过氧化反应中的过程条件（如反应温度和氧化剂浓度等）来控制。
氧空位能够促进氧化还原反应的进行，增加电池的容量和能量密度。
与硫空位类似，氧空位也可以降低电池的内阻，并提高电池的能量效率。
此外，氧空位还可以稳定锂硫簇的结构，防止硫正极材料的溶解和析出，从而提高锂硫电池的循环寿命和稳定性。
然而，氧空位也存在一些问题。
氧空位的形成需要高温氧化条件，这会增加制备过程的复杂性和能耗。
另外，氧空位的稳定性和可控性仍然是一个挑战，在实际应用中还需要进一步的研究和开发。
锂硫电池的发展与应用前景锂电池在移动物联网、智能家居、移动支付等领域中得到广泛应用。
而锂硫电池具有更高的能量密度、更低的成本、更环保的特点，被视为是锂电池的升级版。
锂硫电池的发展历程锂硫电池是一种由锂金属和硫化物构成的电池。
锂硫电池的历史可以追溯到20世纪70年代，当时科学家们就开始尝试制造锂硫电池。
但是由于锂金属和硫的反应不可避免地会产生副反应，一直无法实现商业化生产。
直到近年来，硫正极材料的改进、电解液的改良等技术问题得到了解决，才逐渐让锂硫电池走向商业化。
锂硫电池的特点1.高能量密度：以目前技术水平，锂硫电池的能量密度可达到400瓦时/千克，是目前商业化的锂离子电池能量密度的两倍以上。
2.低成本：与锂离子电池相比，锂硫电池所需的材料成本更低，工艺也更简单。
这使得锂硫电池在未来可能成为更廉价、更环保的选择。
3.环保：锂硫电池中不包含重金属，没有污染物的排放，是一种环保的能源存储设备。
同时，锂硫电池的废弃物可以回收利用。
锂硫电池的应用前景锂硫电池具有高性价比、高安全性、高能量密度、绿色环保等优点，因此受到了广泛的关注，其应用领域也在不断拓展。
总的来说，锂硫电池的应用前景非常广阔，具体如下：1.电动汽车：锂硫电池具有高能量密度和高安全性，特别适合用于电动汽车，能够提供更长的续航里程和更高的效率。
2.储能领域：随着可再生能源的发展，储能技术变得越来越受到关注。
锂硫电池在储能领域也有着广泛的应用前景。
比如，可以将锂硫电池应用于光伏发电、风能发电等能源存储方案。
3.电子产品：锂硫电池的高能量密度和低成本使它成为下一代电子设备的理想选择。
4.航空航天领域：锂硫电池具有高能量密度、轻量化、环保等特点，非常适合用于航空航天和卫星应用。
总之，锂硫电池作为一种高能量密度、低成本、环保的电池技术，具有广阔的发展前景和应用前景。
尽管锂硫电池在商业化生产和实际应用中仍存在一些问题，但其优点仍然让人们对其寄以厚望。
未来，随着技术的不断进步，锂硫电池必将逐步得到广泛应用。
全固态锂硫电池综述
全固态锂硫电池是一种新型的高能量密度电池，具有广阔的应用前景。
本文综述了全固态锂硫电池的研究进展和挑战。
全固态锂硫电池由固态电解质、锂金属阳极和硫正极组成。
与传统液体电解质锂硫电池相比，全固态锂硫电池具有更高的能量密度、更长的循环寿命和更好的安全性能。
目前，全固态锂硫电池的电解质主要包括固态聚合物电解质和固态氧化物电解质。
固态聚合物电解质具有良好的离子导电性和机械强度，但在高温下容易熔化。
固态氧化物电解质具有较高的离子导电性和化学稳定性，但制备成本较高。
全固态锂硫电池的硫正极材料主要包括硫化物、硫化合物和硫/碳复合物。
硫化物和硫化合物具有较高的硫质量比，但容易析出多硫化物并导致电池失活。
硫/碳复合物具有良好的电化学性能和稳定性。
全固态锂硫电池面临一些挑战。
首先，全固态电解质的热稳定性和机械强度需要进一步提高。
其次，锂金属阳极的表面稳定性需要改善，以防止金属锂的表面反应和析出。
同时，硫正极材料的小颗粒尺寸和高活性也需要解决。
总之，全固态锂硫电池具有巨大的潜力，但还需要进一步的研究和开发，以解决其面临的挑战，并实现商业化应用。
锂金属负极固态锂硫电池
锂金属负极固态锂硫电池是一种新型的电池技术，它具有较高的能量密度和长循环寿命，被广泛认为是下一代高性能储能设备的有力候选者。
锂金属负极是固态锂硫电池的关键组成部分之一，它在电池充放电过程中起到了至关重要的作用。
固态锂硫电池的负极由纯锂金属构成，而不是传统电池中常用的石墨材料。
锂金属负极具有较高的电化学活性，因此可以实现更高的能量密度。
此外，锂金属负极还具有较低的电极极化，可以提高电池的能量转化效率。
与传统电池相比，固态锂硫电池的负极还具有更长的循环寿命。
这是因为锂金属负极不会发生类似于石墨材料的结构损坏和脱嵌反应，从而减缓了电池的寿命衰减。
此外，固态锂硫电池的负极还可以减少电池内部的枝晶生长和电解液分解等问题，从而进一步提高了电池的循环寿命。
然而，锂金属负极固态锂硫电池也面临一些挑战。
首先，锂金属负极的表面积相对较小，需要通过设计合理的电解液和电极结构来提高电池的能量密度。
其次，锂金属负极在充放电过程中容易形成锂枝晶，导致电池短路和安全问题。
因此，研究人员需要寻找合适的方式来抑制锂枝晶的生成，以提高电池的安全性和稳定性。
锂金属负极固态锂硫电池是一种具有巨大潜力的新型储能技术。
通
过优化锂金属负极的设计和电解液的配方，可以进一步提高电池的能量密度和循环寿命。
随着相关技术的不断发展，相信锂金属负极固态锂硫电池将在未来的能源储存领域发挥重要作用，为人类创造更加清洁高效的能源解决方案。
硫空位和氧空位锂硫电池综述硫空位和氧空位是指在锂硫电池中，硫元素或氧元素在正极或负极材料中的缺陷。
下面是对锂硫电池中硫空位和氧空位的综述：1. 硫空位：硫空位是指正极材料中硫元素缺失的缺陷。
在锂硫电池中，硫元素是正极材料的重要组成部分，通过与锂离子反应来储存和释放电能。
但是，在充放电过程中，硫元素可能会发生溶解和析出，导致正极材料中出现硫空位。
硫空位会降低正极材料的电导率和电化学活性，从而影响锂硫电池的性能和循环寿命。
2. 氧空位：氧空位是指负极材料中氧元素缺失的缺陷。
在锂硫电池中，负极材料通常是碳材料，其中的氧元素起到稳定结构和储存锂离子的作用。
然而，在充放电过程中，氧元素可能会被还原或氧化，导致负极材料中出现氧空位。
氧空位会降低负极材料的电导率和储锂能力，从而影响锂硫电池的性能和循环寿命。
为了解决硫空位和氧空位对锂硫电池性能的影响，研究人员提出了许多改进策略，包括：- 合成具有高硫含量的正极材料，以增加硫元素的储存容量，减少硫空位的形成。
- 引入导电添加剂或导电聚合物，以提高正极材料的电导率，减少硫空位对电池性能的影响。
- 优化负极材料的结构和表面处理，以提高氧元素的储锂能力，减少氧空位的形成。
- 设计合适的电解液组成和电池工作条件，以减少溶解和析出过程，减少硫空位和氧空位的形成。
总之，硫空位和氧空位是锂硫电池中常见的缺陷，会影响电池的性能和循环寿命。
通过合理的材料设计和工艺优化，可以减少硫空位和氧空位的形成，提高锂硫电池的性能和稳定性。
锂硫电池综述摘要:本文主要综述锂硫电池正极材料的研究进展,主要的研究方向和研究内容。
主要从这三个方面进行综述：硫碳复合材料、硫-导电聚合物复合正极材料、新结构体系的正极材料。
关键词：锂硫电池；正极材料；硫碳复合材料；导电聚合物随着全球经济快速发展对能源需求的不断增长以及环境污染的日益严重，发展具有高能量密度、长循环寿命、高安全性、绿色环保和低成本的二次电池在新能源领域具有重大意义．与铅酸电池、镍镉电池等传统二次电池相比，锂离子电池具有放电电压高、能量密度高、循环寿命长、绿色环保等显著优点，因而迅速占据了便携式电子设备、电动工具、小型电动车等领域的大部分市场．目前，锂离子电池的应用领域已扩展至电动汽车、智能电网、3G通信、航空航天、国防等多个领域，成为了21世纪最具应用前景的储能器件之一。
在锂（离子）二次电池体系中，正极材料一直是制约电池发展的瓶颈．传统的过渡金属氧化物和磷酸盐等正极材料如LiCoO2, LiNiO2和LiFePO4等，由于其理论储锂容量的限制已难以满足快速发展的市场需求．因此，寻找和开发新型高比能量、安全、廉价的正极材料是目前研究的热点．以单质硫为正极的锂－硫二次电池[1]，其中硫正极具有高的理论比容量(1675mAh / g)和能量密度（2600Wh / kg），且单质硫具有价格低廉、资源丰富、环境友好等优点，已成为下一代高能密度锂二次电池的研究和开发的重点。
一、锂－硫电池的发展历史及研究现状利用单质硫作为正极材料最早是由Herbet和Ulam在1962年提出．通用汽车公司曾提出以硫为正极活性材料的热电池[2]，并将该电池用于他们早期的电动车计划。
1976年Whitingham等人以层状TiS2为正极，金属锂为负极，成功开发出了Li-TiS2二次电池，并进行了中试实验研究，但由于锂“枝晶”等安全性问题而最终未能实现商品化．随后在70年代末80年代初，也有研究人员尝试开发有机体系的锂－硫电池。
1980年，Armand等人首次提出了摇椅电池（Rocking Chair Batteries）的构想：即用低嵌锂电势的化合物代替金属锂作为负极，高嵌锂电势的化合物做正极．1987年，Auborn等人成功装配出了MoO2(WO2) / LiPF6-PC/LiCoO2型的锂浓差电池．这时广大锂电研究者将更多的注意力投向了锂离子电池的研究，对锂－硫电池的研究陷入了低谷．1990年，Sony公司正式向市场推出了结构为Ｃ（焦炭）/LiPF6-PC-DEC/LiCoO2的第一代商品化锂离子二次电池．经过多年的发展，锂离子电池的生产工艺日趋完善．随着其在军用设备、移动电源、电动工具、笔记本电脑、电动汽车等各个领域的广泛使用，人们对锂离子电池的能量密度提出了更高的要求，从而，具有高能量密度的锂－硫电池再一次受到了锂电研究工作则的广泛关注．2009年，加拿大Nazar小组成功将有序介孔碳CMK-3与硫复合制备了高性能的锂－硫电池硫复合正极材料，再次掀起研究锂－硫电池的研究热潮。
目前，国际上Sion power、polypus、Moltech、英国oxis及韩国三星等公司正在抓紧研制锂－硫电池产品[3]．日本的目标是在2020年使锂－硫电池的能量密度达到500Wh/kg．美国则希望走得更快一些，Sion power公司计划将锂－硫实验电池应用在无人飞机上，白天依靠太阳能充电，晚上放电，实现了无人机连续飞行14d的记录．该电池比能量达到350~380Wh / kg，活性物质硫的利用率达到75%。
2016年，美国预期将锂－硫电池的能量密度提高达到600Wh/kg，并实现1000次充放电循环。
在国内，防化研究院、清华大学、南开大学、国防科技大学、北京理工大学等科研院所也正在进行锂－硫电池的研究。
处于领先地位的是防化研究院，他们在2007-2011年已经研制出了容量为3AH，能量密度为320wh/kg，100%DOD充放电循环100次后容量保持率接近60%的锂－硫软包装电池[4]。
二、硫复合正极材料的研究现状为了改善锂－硫电池的循环稳定性，提高活性物质硫的利用率，近年来的研究重点主要集中在硫正极复合材料方面，主要为选用各种高导电且多孔性的材料为基底，将硫分散和固定到该基底上，形成高性能的硫正极复合材料．目前，硫正极复合材料主要包括硫碳复合材料[5]、硫-导电聚合物复合正极材料[6]、新结构体系的正极材料[7]等．与硫复合的基底材料应具备以下３个方面的特性：（１）良好的导电性；（２）拥有尺寸合适且丰富的孔道结构和一定的机械强度，可使活性物质硫在基质材料上高度分散．内部孔道网络即能保证离子和电子的传输，又能在放电过程中缓解体积膨胀和收缩应力造成结构坍塌．孔尺寸要适中，从而限制多硫离子的溶出；（３）对活性物质具有良好的固定化作用．基底材料表面可以含有一定的官能团（如氧化石墨烯，含氮介孔碳），其可以通过物理吸附或化学相互作用，更好地限制多硫离子的溶出，避免产生“穿梭效应”[8]，从而对活性物质硫起到很好的固定作用，使硫基复合材料表现出更好的循环稳定性。
2.1、硫－碳复合材料在锂－硫电池正极材料的研究中，利用各种碳材料来提高正极材料的导电性和改善电池循环性能的研究最多．但由于硫极易熔化和升华（熔点115.2 ℃，沸点444.6 ℃），使得传统的碳包覆方法，如气相沉积、高温热处理法等[9]，并不适用于制备硫－碳复合正极材料．目前，用于制备硫－碳复合材料的方法主要有两种：一是利用液态硫在155 ℃时黏度最低的特点，经简单的加热方法使液态硫在155 ℃扩散到多孔碳材料的孔道或网络空隙中[10]；二是利用化学沉积法制备纳／微米尺寸的硫，使其分散于碳材料的孔道或网络空隙中．碳材料纳米孔道强烈的毛细管作用力可以实现活性物质硫以及多硫化物的固定[11]．目前，使用的碳材料包括介孔碳、介孔碳球、空心碳球、碳纳米管、碳纤维和石墨烯[13]等．从形态上划分，可以分为介孔类、空心类、层状类、纳米管类等碳材料[14]．2.1.1、硫－介孔类碳复合材料Wang等早在2002年就设计并制备了一种大孔活性炭－硫复合材料[15]．硫的首次放电比容量为800mAh / g，但是第二次循环时衰减至440mAh / g，容量衰减明显．2007年防化研究院相关研究人员提出了以大－介孔碳为载体将硫填充其中，制备寄生型复合材料(LMC / S)的思路．此后，国内外先后出现了多篇关于中孔碳（MPC）与硫的复合材料的报道．2009年，加拿大Nazar小组成功地将有序介孔碳CMK-3作为载硫基体材料[16]．该介孔碳具有规则结构，其中的规则碳棒直径约为6.5nm，碳棒间隙宽度约为3nm，碳棒之间同时又有碳纳米棒相联，可以保持CMK-3结构的稳定．正时由于CMK-3规则的孔道结构，硫在热处理过程中很容易渗入到CMK-3的孔道内，所以制备的硫－碳复合材料硫的负载率高达70%（质量分数）．为了进一步提高复合材料的电化学性能，他们还在S/ CMK-3复合材料的表面包覆了一层聚乙二醇（PEG）．结果表明，电池的首次放电容量和循环稳定性都有明显提高（如图2b）．图1 ＭＫ－３结构示意图（ａ）和电池循环性能曲线（ｂ）2.2、硫－导电聚合物复合材料导电高分子材料因具有良好的导电性和电化学可逆性，可用作二次电池的电极材料．导电聚合物骨架既可以提高单质硫的导电性，抑制多硫离子的迁移扩散，又可以增加电极材料的稳定性．目前用于硫正极复合材料的导电聚合物主要有聚吡咯（PPy），聚苯胺（PANI），聚噻吩（PTH）和聚（３，４－亚乙二氧基噻吩）／聚苯乙烯磺酸（PEDOT / PSS）等[17]．研究者一般用２种方法制备硫－导电聚合物复合材料：一种是先合成具有特殊纳米结构的导电高分子，如管状、网状、树枝状和介孔球等，然后将硫分散在其孔道或网络空隙中；另一种是用导电高分子包裹硫纳米颗粒，这种方法必须使硫达到足够小的尺度才能实现包覆效果，通常硫纳米颗粒通过化学沉积法合成．利用第一种合成方法制备硫－导电聚合物复合材料是最常见的方法，也是目前研究的热门．第二种方法是近2年开始尝试的方法．Wang等以乙炔黑为核，在其上接枝PANI导电网络，再通过简单的化学沉积法负载硫，形成CPANI-S纳米粒子．再以多个团聚的C-PAN-S 纳米粒子为核，包覆PANI，最终形成多核－壳结构的CPANI－S@PANI复合材料[18]（如图10）．该材料最大的优势是载硫量较大（87%，质量分数），且正极极片上硫负载量可高达6mg/cm2．在0.2C倍率下，电池100次循环后容量保持为835mAh / g．Zhou等使用第二种方法制备硫－导电聚合物，设计了一种中空蛋黄－蛋壳形（yolk-shell）图2 CPANI－S@PANI复合材料制备过程示意图（ａ）和C-PANI-S @ PANI复合材料扫描电镜和透射电镜（ｂ和ｃ）纳米硫－聚苯胺（S-PANI）正极材料[19]．球形纳米硫（〜350nm）通过聚乙烯吡咯烷酮作分散剂，在酸性水溶液中化学沉积合成．在球表面包覆一层PANI后，得到核－壳形（core-shell）S-PANI复合材料，经180 ℃处理得到了yolk-shell结构的S-PANI复合材料[20] 。
PANI大的空间为硫的膨胀提供了很好的场所．该复合材料结构稳定，在充放电过程中不容易坍塌，因此材料的电化学性能良好．在0.2C倍率下，电池200次循环比容量保持765mAh / g．0.5C倍率下，200次循环比容量保持628mAh / g．图3蛋黄－蛋壳形S-PANI复合材料的制备过程示意图（ａ）和核－壳形S-PANI复合材料扫描电镜（ｂ）与蛋黄－蛋壳形S-PANI 复合材料透射电镜（ｃ）2.3、新结构体系的正极材料-S/TIO2 核壳结构复合正极材料由斯坦福大学崔毅副教授带头的斯坦福直线加速器中心(SLAC)和斯坦福大学的研究人员用蛋黄- 壳结构的硫二氧化钛(S- TiO2)正极材料设计出了一种新型锂硫电池[21]，0.5C 放电时，初始比容量为1 030 mAh/g，经过1 000 多次循环后，库仑效率为98.4%。
此电池经1 000 次循环后，每周期的容量衰减只有0.033%，这是到目前为止长寿命锂硫电池的最佳性能。
蛋黄- 壳结构的优势是在锂化过程中，其内部空隙部分可以承受硫的过度膨胀，从而保护壳的结构完整性，并最大程度降低多硫化物的溶解，使电池具有高的容量保持率。
研发人员说：“据我们所知，这是锂硫电池第一次具有如此高的性能。
”图4硫二氧化钛蛋黄- 壳纳米结构的合成和特性表征图图5 硫二氧化钛蛋黄- 壳纳米结构的电化学性能三、结束语尽管锂－硫电池研究已经取得了一定进展，但还有许多深入细致的基础研究工作期待完善，如电化学反应过程机理、电极界面反应、反应中间体的性质、速率控制步骤等，同时在正极复合材料、电极制备方法、电解液的匹配性、负极保护、适宜粘结剂等方面尚需进行综合研究．只有解决了活性物质硫的负载量、电池的循环稳定性、安全性、温度适应性，锂－硫电池才能作为高能量密度二次电池真正进军二次电池市场。
