“开启充满希望的未来：探索锂硫电池的进步与潜力”
商业上使用的锂离子电池主要由正极、负极隔膜和电解质组成。锂离子电池安装在智能手机、电动工具和电动汽车中。它们使用液体电解质溶液。
尽管其应用广泛且不断改进锂离子电池技术，但它们也存在着熟悉的缺点，例如过热以及原材料的供应链问题。目前正在通过测试电池结构中的新材料来研究这些问题。其中一种材料是硫，由于其在自然界中储量极大，是石油工业的副产品。该材料还具有成本效益，并且比传统的锂离子电池具有更大的能量存储能力。
预计全球硫基电池市场规模将以17.69%的复合年增长率增长，到2031年将从2021年的5.174亿美元达到26.99亿美元。
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电池的组成部分–
电极– 在放电期间释放电子的电极是阳极；吸收电子的电极是阴极。它们储存锂。电解质通过隔膜将带正电荷的锂离子（即离子是带电粒子，通过从一个中性原子中移除或添加电子而产生带正电或负电荷的离子）从阳极输送到阴极，反之亦然。锂离子的移动在阳极中产生自由电子，从而产生电荷，使电流流经正在供电设备。电极负责电池的基本性能。
隔膜和电解质– 这两者决定了电池的安全性。隔膜充当阴极和阳极之间的物理屏障，阻止它们之间电子的直接流动，阻止电子在电池内部流动，只允许离子通过它们。
电解质在电池的两个电极之间来回传输离子（带电粒子），从而导致电池充电和放电。
锂硫电池实际应用中的挑战
锂硫电池充电会导致一种物质（多硫化物）的积聚，然后这种物质会流动并溶解到电解质中，从而导致电解质腐蚀。研究人员称之为多硫化物穿梭效应，它会缩短电池寿命。
为了防止多硫化物穿梭，科学家们最初尝试在电极之间放置一个氧化还原惰性中间层。然而，它最终占据了电池内部额外的空间，降低了电池的存储容量，并且没有充分减少穿梭。随后，研究人员开发了一种多孔含硫活性中间层，而不是氧化还原惰性中间层（即它不会发生与电极中类似的反应）。结果表明，容量增加了三倍，并且带有活性中间层的电池在700次充放电循环中保持了高容量。
硫基电池市场最新发展
2022年9月：NGK Insulators, Ltd. 获得了一份11.4兆瓦/69.6兆瓦时钠硫系统的合同。该系统将部署在日本三重县的津市液化天然气站。
2022年1月：Lyten Inc.和美国国防部签署了一项协议。该协议旨在加强用于商业和国家安全用途的锂硫电池。
锂硫的优势 -
结论
锂离子电池正达到其技术进步的顶峰。锂硫电池已成为解决传统锂离子电池局限性的方案。研究人员正着眼于通过采用硫化物固态电解质（SSE）来解决当前由多硫化物穿梭引起的电池寿命短的挑战。锂硫电池具有高能量密度、增强的安全性、成本效益，并且电池中使用的硫是工业副产品。
作者：Abhishek Saini
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