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Li-S 电池. 1 、 Li-S 电池优缺点 2 、放电过程硫还原机理 3 、常用表征方法. 1 、 Li-S 电池优缺点. Advantages: 1. 理论容量高（ 1675mAh/g ） ; 2. 理论比能量高（ 2600Wh /kg ） ; 3. 硫 无毒，对环境友好 ; 4. 资源丰富 ; Problems: 1. 阴极材料利用率低 ;
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Li-S 电池 1、Li-S 电池优缺点 2、放电过程硫还原机理 3、常用表征方法
1、Li-S电池优缺点 Advantages:1. 理论容量高（1675mAh/g）; 2. 理论比能量高（2600Wh /kg）; 3. 硫无毒，对环境友好; 4. 资源丰富; Problems:1. 阴极材料利用率低; 2. 循环性能差; Causes of Problems: 1. 硫绝缘本性; 2. 多硫化物在液态有机电解质中溶解; Solid State Ionics 234 (2013) 40–45 制备各种类型的具有导电性的S/C复合材料。 试图用凝胶电解质，减少活性物质损失。
2、放电状态下，硫还原机理 主要反应： 区域I：S8+ 2Li =Li2S8 区域II：Li2S8+2Li= Li2S8-n+Li2Sn(3≤n ≤7) 区域III：2Li2Sn+(2n-4)Li =nLi2S2 Li2Sn + (2n-2)Li=nLi2S 区域IV: Li2S2 + 2Li=2Li2S 可能反应： Li2Sn+Li2S = Li2Sn-m + Li2S1+m Li2Sn=Li2Sn-1 +1/8S8 Journal of Power Sources 231 (2013)153-162
It is also worth noticing that this discharge mechanism must depend on the electrolyte composition, as it dictates the species equilibriums. Thus, if changing the solvent, for example, electrochemical and disproportionation reactions may be modified, resulting in a different discharge mechanism. liquid electrolyte (LiTFSI 1 mol/L +TEGDME/DIOX 50/50) 放电时，硫还原机理三步完成： First: 2.4−2.2 V vs. Li+/LiS82- , S62- , S3•- Second: 2.15-2.1 V vs. Li+/Li S42- Third： 2.1-1.9V vs. Li+/Li S32-, S22- , S2- Anal. Chem. 2012, 84, 3973−3980
3、常用表征手法 3.1 电化学平台和CV测试 3.2 UV 3.3 HPLC 3.4 ESR（电子自旋共振谱） 3.5 EIS
3.1 电化学平台和CV测试 Figure 1. Galvanostatic potential profile ((a) S/C/binder at 45/45/10 wt %−C/10 rate) and cyclic voltammograms ((b) S/C/binder at 30/60/10wt %−20 μV s−1) obtained in a liquid electrolyte (LiTFSI 1 mol L−1 + TEGDME/DIOX 50/50). 三个电化学过程：三个电化学平台和三个阴极峰 （~2.4V，2.1V，2V vs. Li+/Li ，第一个循环周期) 连续循环：CV图发生变化，表明复杂机理，如化学反应和电化学反应的耦合。
不同扫描速度下测试: ~2.1V, 较低扫描速度下第二个扫描过程几乎 不能探测到。（硫自由基以及不稳定的 多硫化物有充足的时间发生反应变化） 2.1V 所以，低电压下还原过程可以用 较大的扫描速度下测定。 Cyclic voltammograms obtained in a liquid electrolyte (LiTFSI 1 mol.L-1 TEGDME/DIOX 50/50) for a sulfur electrode (S/C/binder at 45/45/10 wt%) using three different scan rates.
3.2UV（电池放电过程中，电解质中不同多硫化物阴离子有不同吸收峰）3.2UV（电池放电过程中，电解质中不同多硫化物阴离子有不同吸收峰） UV-visible absorption spectra obtained for a solution of lithium polysulfides (10-3 mol.L-1 equivalent Li2S8 dissolved in TEGDME). 617, 470, 450, 280 nm 吸收峰强度减小， 340, 265 nm吸收峰强度增加。 Anal. Chem. 2012, 84, 3973−3980
~3V，270-280nm, S8有强吸收 • 420nm处，S42-有弱吸收 • 560nm处，S82-有弱吸收 • 歧化反应： ~2.4V，270-280nm, S8峰宽度变小 470, 450, 350和260 nm处 S62- 及S52-有吸收峰 反应： Anal. Chem. 2012, 84, 3973−3980
2.1V，260,300,350,470nm处， S62-吸收减弱， 340nm,420nm处，分别出现S32-和S42- 吸收 。 反应： 2.3V， S62- 及S52- 浓度变大，吸收强度变大 617nm处，出现S3•- 吸收峰。 反应： fast slow 歧化
1.95V, S3•-、S62-及S42-吸收减小， 265nm,340nm处分别有 S22- S32-吸收。 反应： 2.1V 或： 注：UV测试中，S2-没有吸收峰，但反应必存在。
3.3HPLC(不同链长度的多硫化锂有不同保留时间) Chromatogram obtained for a solution of lithium polysulfides (after species methylation, solution of 10-2 mol.L-1 equivalent Li2S8 dissolved in TEGDME). Anal. Chem. 2012, 84, 3973−3980
不同电压下，不同保留时间对应不同多硫化物，证实对应反应机理。不同电压下，不同保留时间对应不同多硫化物，证实对应反应机理。
3.4ESR（电子自旋共振谱: 确定放电过程中可能形成的硫自由基） 2.1V和2.3V下，很强的ESR信号。 表明单一的自由基种类。 根据文献，确定S3•-的形成。 X-band ESR spectra (vertical shifted) obtained at 100 K for catholyte samples after the cell polarization at different potentials. Anal. Chem. 2012, 84, 3973−3980
3.5EIS ~2.800V 高低频区：两个半圆 等效电路： 无CPE1 Rf>>Rct表明新相绝缘， 在2.800V下新相可能是S8 Journal of Power Sources 195 (2010) 2945–2949
~2.412V 高频区：一半圆 低频区：倾斜直线 等效电路： 无CPEf及Rf 对应反应： Li2Sm→Li2Sn (4 <n< m≤8)
~2.169V 两个半圆， 一倾斜直线 等效电路： CPE1，CPEf和Rf共存，表明可溶性多 硫化物在电解质中的分散和新相的 形成同时存在。 其中Rf值与生成溶解性相对较弱的 S32-和S42-有关。 Li2Sx→Li2Sy (2 <y< x≤6)
一半圆，一斜直线。 等效电路： 无CPE1，液相分散可忽略，但有不溶解和绝缘相的形成。 2.009V时，不溶性Li2S2的形成。 1.792V时, 不溶性Li2S的形成。
近期安排 1、实验： 3,4-二氯单缩和3,4-二甲基单缩凝胶性能研究。 不同温度下，液态和凝胶态下电导率测试。 2、看文献（实验步骤细化以及寻找新表征手法）。 3、看电化学书（理解各表征手法基本原理）。
