摘 要：本文针对锂硫电池产业化进展缓慢的现状，从实用化层面分析了制约锂硫电池发展的基本问题：正极面容量低，电解液用量高，电池倍率性能差及锂负极的不稳定性，并结合自身工作，提出了解决方案。
锂硫电池以其高比能量、原料廉价、环境友好等特点，被认为是继锂离子电池之后最有可能实用化的二次电池新体系。然而，锂硫电池从发明至今已有60年的时间，集中研发也近10年，尚未实现真正意义上的规模应用，原因何在？众所周知，锂硫电池存在正极活性物导电性差、穿梭效应、体积膨胀及自放电等科学层面的固有问题，这里不作深入讨论。我们在软包装锂硫电池研发方面耕耘多年，积累了一些经验，本文从实用化层面将制约锂硫电池发展的问题进行了梳理、分析，希望能抛砖引玉，引发大家对相关问题的关注、思考和讨论，共同推动锂硫电池的产业化进程。
一
锂硫电池正极面容量低的问题
图1是400W•h/kg锂硫电池各组分的重量分布图，由图可知，活性物质硫在电池中的含量仅占15%。主要原因在于单质硫的密度较小，在电池有限的体积中难以填装大量的硫，加上锂硫电池电解液用量大，使得锂硫电池的实际能量密度远低于理论值，即电池的实现效率低。要实现锂硫电池的高比能量，首先应当提高电池硫的填装量，同时提高硫的比容量，即获得高面容量的正极。
高面容量正极要通过“四高”途径——正极材料高含硫、正极高含硫、正极高载硫及高的活性物质利用率（即硫的比容量）来实现，其中前“三高”是前提条件，在这些前提条件下，要尽可能提高活性物质硫的利用率。如400W•h/kg的锂硫电池，正极片的面容量需达到5 mA·h/cm2以上。假设硫的比容量达到1250mA·h/g，那么正极的载硫量要大于4mg/cm2(单面)，一般来说正极含硫量要大于75%，同时满足上述条件，对于锂硫电池来说并非易事。锂硫电池正极存在放电中间溶解-沉积现象，意味着多硫离子浓度梯度和空间分布发生变化，导致扩散路径和反应动力学发生改变。极片含硫和载硫越高，多硫离子浓度梯度和空间分布变化越大，越难以实现硫的高比容量。而提高硫的比容量是提高电池比能量的最直接、有效的途径。以10A•h锂硫软包装电池为例，硫的比容量每提高100mA•h/g，电池的比能量将提高50~ 60 W•h/kg。
