目前商業上使用的鋰離子電池主要由正極、負極隔膜和電解質組成。鋰離子電池安裝在智慧型手機、電動工具和電動車中。它們使用液態電解質溶液。
儘管其廣泛使用並有所改進鋰離子電池技術，它們也有眾所周知的缺點，例如過熱，以及原材料供應鏈問題。目前正在研究這些問題，方法是在電池的構造中測試新材料。其中一種材料是硫，因為它在大自然中極為豐富，是石油工業的副產品。該材料也具有成本效益，並且比傳統的鋰離子電池具有更大的儲能能力。
全球硫基電池市場規模預計將以17.69%的複合年增長率增長，到2031年達到26.99億美元，而2021年為5.174億美元。
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電池的組件–
電極– 在放電過程中釋放電子的電極是陽極；吸收電子的電極是陰極。它們儲存鋰。電解質攜帶帶正電的鋰離子（即，離子是通過從中性原子中移除或添加電子而產生的帶電粒子），從陽極到陰極，反之亦然，通過隔膜。鋰離子的移動在陽極中產生自由電子，產生通過正在供電的設備流動電流的電荷。電極負責電池的基本性能。
隔膜和電解質– 這兩者決定了電池的安全性。隔膜充當陰極和陽極之間的物理屏障，防止它們之間電子的直接流動，阻擋電池內部的電子流動，只留下離子通過它們。
電解質在電池的兩個電極之間來回傳輸離子（帶電荷的粒子），導致電池充電和放電。
鋰硫電池在實際使用中的挑戰
給Li-S電池充電會導致材料（多硫化物）堆積，然後流動並溶解到電解質中，從而導致其腐蝕。研究人員將其稱為多硫化物穿梭效應，它會縮短電池壽命。
為了防止多硫化物穿梭，科學家們最初嘗試在電極之間放置一層氧化還原惰性中間層。然而，它最終佔用了電池內部的額外空間，降低了電池的儲存容量，並且未能充分減少穿梭。隨後，研究人員開發了一種多孔含硫活性中間層，而不是氧化還原惰性（即，它不發生與電極中類似的反應）。結果顯示容量增加了三倍，並且具有活性中間層的電池在700次充放電循環中保持了高容量。
硫基電池市場的最新發展
2022年9月：NGK Insulators, Ltd獲得一份11.4 MW/69.6 MWh鈉硫系統的合同。該系統將部署在日本三重縣的Tsu液化天然氣站。
2022年1月：Lyten Inc.和美國國防部簽署了一項協議。該協議旨在增強鋰硫電池的商業和國家安全用途。
鋰硫電池的優勢-
結論
鋰離子電池正在達到其技術進步。Li-S電池已成為傳統鋰離子電池局限性的解決方案。研究人員正在尋求通過使用硫化物固態電解質 (SSE) 來解決目前由於多硫化物穿梭導致的電池壽命短的問題。Li-S電池具有高密度能量、增強的安全性、成本效益，並且電池中使用的硫是工業副產品。
作者：Abhishek Saini
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