技術(shù)研討方向之一，日本新能源工業(yè)技術(shù)歸納開發(fā)組織(NEDO)自2009年起，每年投入300億日元(約合24億元人民幣)的研制核算，方針是在2020年能量密度到達(dá)500Wh/kg。美國在這方面走的更快一些，其能源部近來投入500萬美元贊助鋰硫電池的研討，方案2013年能量密度到達(dá)500Wh/kg。

國際上鋰硫電池研討的代表性廠商有美國的SionPower、Polyplus、Moltech，英國的Oxis及韓國三星等。Polyplus的2.1Ah鋰硫電池的能量密度已達(dá)420Wh/kg或520Wh/l。2010年7月，SionPower應(yīng)用于美國無人駕駛飛機(jī)動力源(600405,股吧)的鋰硫電池體現(xiàn)引人注目，無人機(jī)白天靠太陽能電池充電，黑夜放電供給動力，發(fā)明了連續(xù)飛行14天的紀(jì)錄。其能量密度和循環(huán)功能的近期方針分別是超越500Wh/kg和500次循環(huán)。到2016年，要到達(dá)600Wh/kg和1000次循環(huán)。雙登蓄電池

在我國，天津電子18所、防化研討院、清華大學(xué)、上海交通大學(xué)、國防科技大學(xué)、武漢大學(xué)、北京理工大學(xué)等正在進(jìn)行鋰硫電池的研討。

研討中發(fā)現(xiàn)，因為正極活性資料的放電溶解及金屬鋰外表的不安穩(wěn)性，硫自身及其放電產(chǎn)品的電絕緣性(5x10-30S/cm)等要素的影響，致使鋰硫電池的循環(huán)安穩(wěn)性較差，活性資料使用率偏低。

大介孔碳

正極資料

鋰硫電池的正極資料包含多孔碳，如大介孔碳、活性碳、碳凝膠等;碳納米管、納米構(gòu)造導(dǎo)電高分子資料，如MWCNT、PPy、PANi/PPy等;以及PAN。

我國防化研討院的王維坤博士在9月16日于上海復(fù)旦大學(xué)舉辦的“將來電動汽車高能電源研討會”上標(biāo)明，大介孔碳可經(jīng)過充填單質(zhì)硫構(gòu)成寄生型碳硫復(fù)合物。使用碳的高孔容(>1.5cm3/g)，確保硫的高填充量，完成高容量；使用碳的高外表密度(>500cm2/g)吸附放電產(chǎn)品，進(jìn)步循環(huán)安穩(wěn)性；使用碳的高導(dǎo)電性(幾S/cm)改進(jìn)單質(zhì)硫的電絕緣性，進(jìn)步硫的使用率和電池的充放電倍率功能。

大介孔碳的制備進(jìn)程是：選用納米CaCO3作模版，酚醛樹脂作碳源，經(jīng)過碳化、CO2內(nèi)活化、HCL去模版、水洗。外表密度為1215cm2/g，孔容為9.0cm3/g，電導(dǎo)率為23S/cm。然后，與硫在300℃高溫下共熱，制備成LMC/S資料，其間S占70%。

因為硫電極低電壓平臺的凹凸與電解液的粘度密切相關(guān)，粘度越大，低電壓平臺越低;電導(dǎo)率與粘度比值越高，電池的電化學(xué)功能越好。因而，電解液的優(yōu)化組變成0.65MLiTFSI/DOL+DME(體積比為1:2)。

明膠粘合劑具有杰出的粘附性、分散性，在鋰硫電池電解液中不溶解、不溶漲，能促進(jìn)多硫離子在充電時徹底氧化成單質(zhì)硫，可進(jìn)步鋰硫電池的放電容量和循環(huán)功能。

多孔電極選用“冷凍枯燥、冰晶制孔”技術(shù)制備，可確保電解液的深層滋潤，減少因放電產(chǎn)品的掩蓋致使活性反響部位的丟失。

防化研討院1.7Ah鋰硫電池的能量密度為320Wh/kg；在100%DOD放電下，循環(huán)100次，容量堅持率約為75%，循環(huán)功率最高為70%。第1年自放電率約為25%，平均每月自放電率在2~2.5%；0℃放電容量到達(dá)常溫容量的90%以上，-20℃時的容差為常溫容量的40%;過放/過充電時，電池不燃不爆，過充電時，電池鼓脹，內(nèi)部有氣泡發(fā)生。

王維坤標(biāo)明，今后預(yù)備加強(qiáng)對金屬鋰負(fù)極的研討，一方面要安穩(wěn)其外表，避免發(fā)生枝晶，那個面要進(jìn)步其大電流放電能力，以增強(qiáng)鋰硫電池的倍率放電功能。

硫化聚丙烯晴(SPAN)正極資料

清華大學(xué)何向明教授研討出一種以硫化聚丙烯晴(SPAN)為正極資料、容量達(dá)800mAh/g的聚合物鋰電池

，鋰/硫化聚丙烯晴電池的能量密度超越240Wh/kg，且這種硫化聚丙烯晴資料具有超低本錢和較低的能源消耗。別的，石墨/硫化聚丙烯晴電池將變成大型鋰蓄電池的有力候選者。

基于可逆電化學(xué)反響的鋰蓄電池經(jīng)過摻雜與去摻雜硫，硫化熱解聚丙烯晴可變成導(dǎo)電聚合物。硫化聚丙烯晴電池的容量比基于可逆電化學(xué)反響的鋰蓄電池的容量大，特別的充放電特性標(biāo)明，硫化物電池遠(yuǎn)超鋰蓄電池機(jī)制。

何向明的研討成果顯現(xiàn)，當(dāng)深度放電到0V時，放電/充電容量為1502mAh/g和1271mAh/g，以后循環(huán)安穩(wěn)在1V到3V之間。在0.1V和3V之間時，循環(huán)功能安穩(wěn)，容量為1000mAh/g。

對于過充電，電壓會俄然降到3.88V，以后安穩(wěn)在2V擺布。過充電后，無法再持續(xù)充電，標(biāo)明電池具有過充電的內(nèi)涵安全性。

充電的上限電壓是3.6V。充電電壓到3.8V時，無法再持續(xù)充電;電壓到3.7V時，3次循環(huán)后也無法再充電。

別的，2個硫化物/鋰電池與2個鈷酸鋰/鋰電池具有簡直一樣的放電電壓，因而，他們之間具有杰出的互換性。

這種電池的充電電壓及容量會跟著溫度的下降而進(jìn)步。在60℃和-20℃時的放電容量分別為854和632mAh/g。聚合物負(fù)極作業(yè)溫度在-20℃以上。

充電電壓及容量會跟著電流密度的添加而下降。在電流密度為55.6mA/g時,容量為792mAh/g;電流密度為667mA/g時，容量為604mAh/g。這標(biāo)明該種電池可作業(yè)在電流密度較高的狀態(tài)下。

硫化物電極在放電(嵌入鋰離子)時體積會脹大，充電(脫鋰離子)時會縮短。首次放電后，正極厚度會添加約22%。金屬鋰負(fù)極和硫化物正極的厚度改變會彼此補(bǔ)償，以確保電池全體厚度不會出現(xiàn)太太改變。導(dǎo)電聚合物也有相同的特性。在EIS研討中，等效電路時的測定與擬合結(jié)果。

因為硫化熱解聚丙烯晴(SPAN)與熱解聚丙烯晴(PPAN)的構(gòu)造不同，前者在600℃以上仍能堅持安穩(wěn)。

用硫化聚丙烯晴做正極，鋰箔做負(fù)極的原型聚合物鋰電池，巨細(xì)為4x40x26mm3，能量密度為246Wh/kg或401Wh/l。

別的，在以石墨做鋰硫電池負(fù)極的試驗中，在一個枯燥的空氣或惰性氣體盒內(nèi)，用Celgard的2400孔隔閡做隔片，置于正負(fù)極之間構(gòu)成電芯，在負(fù)極與隔片之間是100μm厚的鋰箔資料，然后寫入1MLiPF6-EC/DEC電解液，最終密封成扣式電池。特性曲線如圖4所示。添加Li2.6Co0.4N后的充放電曲線。

上述兩種辦法中，以石墨做負(fù)極比金屬鋰更安全；鋰化前的硫化物正極由電化學(xué)的鋰化生成；在硫化物/石墨電池和硫化物/鋰電池之間存在0.2V的電壓差；硫化物/石墨電池具有更安穩(wěn)的循環(huán)壽命。

碳納米管硫化聚丙烯腈正極資料

對于硫基復(fù)合正極資料的另一項研討成果是上海交通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院楊軍教授研討的炭納米管外表生長聚丙烯腈共聚物的含硫復(fù)合正極資料。這是一種B型聚丙烯腈、硫與5%碳納米管的燒結(jié)產(chǎn)品。約20nm管徑的MWCNT貫穿于顆粒之間,減小了二次顆粒的尺度，構(gòu)成了杰出的構(gòu)造骨架和導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。跟著碳管含量的添加，初始容量有所下降，但電極的循環(huán)安穩(wěn)性和倍率功能得到了進(jìn)步。

選用環(huán)糊精作電極粘合劑，因為其不管在小電流仍是大電流倍率下，都具有最佳的循環(huán)功能。