鋰硫電池是鋰電池的一種，截止2013年尚處于科研階段。鋰硫電池是以硫元素作為電池正極，金屬鋰作為負極的一種鋰電池。比容量高達1675mAh/g，遠遠高于商業(yè)上廣泛應用的鈷酸鋰電池的容量（《150mAh/g）。并且硫是一種對環(huán)境友好的元素，對環(huán)境基本沒有污染，是一種非常有前景的鋰電池。

鋰硫電池屬于鋰離子電池嗎_鋰離子電池和鋰硫電池有什么區(qū)別

中文名：鋰硫電池

比容量：高達1675mAh/g

電池正極：硫元素

電池負極：金屬鋰

鋰硫電池以硫為正極反應物質，以鋰為負極。放電時負極反應為鋰失去電子變?yōu)殇囯x子，正極反應為硫與鋰離子及電子反應生成硫化物，正極和負極反應的電勢差即為鋰硫電池所提供的放電電壓。在外加電壓作用下，鋰硫電池的正極和負極反應逆向進行，即為充電過程。根據單位質量的單質硫完全變?yōu)镾2-所能提供的電量可得出硫的理論放電質量比容量為1675mAh/g，同理可得出單質鋰的理論放電質量比容量為3860mAh/g。鋰硫電池的理論放電電壓為2.287V，當硫與鋰完全反應生成硫化鋰（Li2S）時。相應鋰硫電池的理論放電質量比能量為2600Wh/kg。

硫電極的充電和放電反應較復雜，截止2013年對硫電極在充電和放電反應中產生的中間產物還沒有明確的認識。鋰負極與硫正極的充放電反應如式（1-1）至式（1-4）所示，硫電極的放電過程主要包括兩個步驟，分別對應兩個放電平臺。式（1-2）對應S8的環(huán)狀結構變?yōu)镾n2-（3≤n≤7）離子的鏈狀結構，并與Li+結合生成Li2Sn，該反應在放電曲線上對應2.4—2.1V附近的放電平臺。式（1-3）對應Sn2-離子的鏈狀結構變?yōu)镾2-和S22-并與Li+結合生成Li2S2和Li2S，該反應對應放電曲線中2.1—1.8V附近較長的放電平臺，該平臺是鋰硫電池的主要放電區(qū)域。YuanLixia等人研究了鋰硫電池中硫正極的電化學反應過程。他們認為放電時位于2.5—2.05V電位區(qū)間對應單質硫還原生成可溶的多硫化物及多硫化物的進一步還原，位于2.05—1.5V電位區(qū)間對應可溶的多硫化物還原生成硫化鋰固態(tài)膜，它覆蓋在導電碳基體表面。充電時，硫電極中Li2S和Li2S2被氧化S8和Sm2-（6≤m≤7），并不能完全氧化成S8，該充電反應在充電曲線中對應2.5—2.4V附近的充電平臺。

典型的鋰硫電池一般采用單質硫作為正極，金屬鋰片作為負極，它的反應機理不同于鋰離子電池的離子脫嵌機理，而是電化學機理。

鋰硫電池以硫為正極反應物質，以鋰為負極。放電時負極反應為鋰失去電子變?yōu)殇囯x子，正極反應為硫與鋰離子及電子反應生成硫化物，正極和負極反應的電勢差即為鋰硫電池所提供的放電電壓。在外加電壓作用下，鋰硫電池的正極和負極反應逆向進行，即為充電過程。根據單位質量的單質硫完全變?yōu)镾2-所能提供的電量可得出硫的理論放電質量比容量為1675mAh/g，同理可得出單質鋰的理論放電質量比容量為3860mAh/g。鋰硫電池的理論放電電壓為2.287V，當硫與鋰完全反應生成硫化鋰（Li2S）時。相應鋰硫電池的理論放電質量比能量為2600Wh/kg。

硫電極的充電和放電反應較復雜，截止2013年對硫電極在充電和放電反應中產生的中間產物還沒有明確的認識。鋰負極與硫正極的充放電反應如式（1-1）至式（1-4）所示，硫電極的放電過程主要包括兩個步驟，分別對應兩個放電平臺。式（1-2）對應S8的環(huán)狀結構變?yōu)镾n2-（3≤n≤7）離子的鏈狀結構，并與Li+結合生成Li2Sn，該反應在放電曲線上對應2.4—2.1V附近的放電平臺。式（1-3）對應Sn2-離子的鏈狀結構變?yōu)镾2-和S22-并與Li+結合生成Li2S2和Li2S，該反應對應放電曲線中2.1—1.8V附近較長的放電平臺，該平臺是鋰硫電池的主要放電區(qū)域。YuanLixia等人研究了鋰硫電池中硫正極的電化學反應過程。他們認為放電時位于2.5—2.05V電位區(qū)間對應單質硫還原生成可溶的多硫化物及多硫化物的進一步還原，位于2.05—1.5V電位區(qū)間對應可溶的多硫化物還原生成硫化鋰固態(tài)膜，它覆蓋在導電碳基體表面。充電時，硫電極中Li2S和Li2S2被氧化S8和Sm2-（6≤m≤7），并不能完全氧化成S8，該充電反應在充電曲線中對應2.5~2.4V附近的充電平臺。

鋰硫電池主要存在三個主要問題：1、鋰多硫化合物溶于電解液；2、硫作為不導電的物質，導電性非常差，不利于電池的高倍率性能；3、硫在充放電過程中，體積的擴大縮小非常大，有可能導致電池損壞。

鋰硫電池存在的問題主要有：

第一、單質硫的電子導電性和離子導電性差，硫材料在室溫下的電導率極低(5.0×10-30S·cm-1)，反應的最終產物Li2S2和Li2S也是電子絕緣體，不利于電池的高倍率性能

第二、為鋰硫電池的中間放電產物會溶解到有機電解液中,增加電解液的黏度，降低離子導電性。多硫離子能在正負極之間遷移，導致活性物質損失和電能的浪費。（Shuttle效應）。溶解的多硫化物會跨越隔膜擴散到負極,與負極反應,破壞了負極的固體電解質界面膜(SEI膜)。

第三、鋰硫電池的最終放電產物Li2Sn(n=1~2)電子絕緣且不溶于電解液,沉積在導電骨架的表面;部分硫化鋰脫離導電骨架,無法通過可逆的充電過程反應變成硫或者是高階的多硫化物,造成了容量的極大衰減。

第四、硫和硫化鋰的密度分別為2.07和1.66g·cm-3,在充放電過程中有高達79%的體積膨脹/收縮,這種膨脹會導致正極形貌和結構的改變,導致硫與導電骨架的脫離,從而造成容量的衰減;這種體積效應在紐扣電池下不顯著,但在大型電池中體積效應會放大,會產生顯著的容量衰減，有可能導致電池的損壞，巨大的體積變化會破壞電極結構

第五、鋰硫電池使用金屬鋰作為負極,除了金屬鋰自身的高活性,金屬鋰負極在充放電過程會發(fā)生體積變化,并容易形成枝晶。

第六、鋰硫電池實驗室規(guī)模的研究開展較多,單位面積上硫載量一般都在3.0mg·cm-2以下,開展高負載量極片的研究對于獲得高性能鋰硫電池具有重要價值。