基于分相电解液的锂硫液流电池研究

This project intends to develop the lithium-sulfur flow battery, with combined advantages of high energy density and long cycle life benefiting from the mutual complementary of traditional lithium-sulfur and flow battery.However, the side reactions between lithium and polysulfide need to be solved urgently. So the applicant proposes a solution, which is to design a novel kind of separated phase electrolyte to isolate the lithium from polysulfide. More theoretical calculations and experimental research will be done to further improve the performance of the as proposed electrolyte system. This project will provide theoretical and technical support for the subsequent development of high performance lithium-sulfur flow battery.

针对现有液流电池能量密度低，锂硫电池循环稳定性差的问题，本项目拟将液流电池和锂硫电池优势互补地有机结合起来，构成高比能量高稳定的锂硫液流电池，并创造性地将分相电解液体系引入到锂硫液流电池中。通过理论计算和实验相结合而设计的分相电解液能最大程度抑制多硫化锂与锂的副反应，有望实现对硫的高效稳定调控，从而为实现循环稳定性好、库伦效率高的锂硫液流电池提供理论依据和技术支持。

锂硫电池作为新一代的高比能量锂电池重要的研究方向，具有能量密度高，环境友好，性价比好等优点。由于多硫化锂的飞梭效应引起电池的循环稳定性差导致锂硫电池迟迟仍未商业化。本基金创造性地将分相电解液体系引入到锂硫电池及锂硫液流电池中。通过分析溶剂分子与多硫化锂、溶剂分子与电解质锂盐之间溶剂化作用的差别，研究溶剂分子与不同锂盐中的锂离子间相互作用力的不同，设计出具有阻隔多硫化锂能力的阳极电解液和高多硫化锂溶解度的阴极电解液。考察了分相电解液各个组成部分对电解液物理参数的影响。由于几乎没有多硫化锂穿梭，利用分相电解液的锂硫电池库伦效率接近100 %。这是目前利用不含硝酸锂电解液的锂硫电池最好水平。这将进一步促进锂硫电池及锂硫液流电池的产业化应用。