锂/硫电池正极材料的改性研究进展*

董 宣，宋和伟，李 雪，纪 群，王存国**

(1.青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室 山东省橡塑材料与工程重点实验室，山东 青岛 266042；2.中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 纳米器件及相关材料研究部，江苏 苏州 215123)

近年来，随着移动电话、笔记本电脑等便携式电子器件及电动汽车的快速发展，新能源电池如锂离子电池、锂/硫电池、锂/硅电池、钠离子电池等取得了很大发展[1-7]。尤其是锂/硫电池(Li/S battery,简称LSB),其理论容量为1 667 mAh/g,超过目前商品化的磷酸亚铁锂(LiFePO4)正极材料理论容量(167 mAh/g)的10倍,而且价格低,地壳中储量丰富,从而吸引了越来越多的科学家们的广泛关注,使之有望成为下一代电动汽车动力电源的候选之一。然而，锂/硫电池硫基正极材料尚存在着许多问题亟待解决，从而阻碍了锂/硫电池商业化发展的速度，具体表现在以下几个方面。

(1)硫的体积膨胀效应：从固体S8转变到Li2S的放电过程将会产生80%的体积膨胀，因此，负载硫的主体材料应具有合适的孔隙率，以适应较大的体积变化，避免正极材料发生粉化；

(2)硫的电绝缘性：单质硫与固体Li2S2及Li2S的离子和电子电导率均较低，因此需要加入导电添加剂或导电载体来维持正极材料的电子转移；

(3)穿梭效应：锂/硫电池在充放电过程中，产生的中间产物多硫化锂(LiSx)会溶解在电解液中并进行扩散，甚至还会突破隔膜的束缚，进入到金属锂负极一侧进行反应，另外，“穿梭效应”也将会导致活性物质硫的容量损失以及锂负极表面的钝化和自放电等现象，从而使锂/硫电池的电化学性能严重衰退；……