锂硫（Li-S）电池是下一代储能系统的有力竞争者，其特点是硫资源丰富，环境可持续性强，比容量高。然而，其能量密度仍然受到阴极中低硫负荷和分数、过多电解质和阳极过量等因素的限制。近日，阿尔伯塔大学机械工程系的岳飞博士对于如何提高锂硫电池高能量密度作了总结性工作，相关内容发表于《先进功能材料》。
　　在过去十年中，在电动汽车和便携式电子设备进步的推动下，世界对储能系统的需求激增。然而，自1991年商业化以来，最先进的锂离子电池的能量密度已接近极限。下一代储能系统的突破为提高电池能量密度提供了巨大的潜力。在锂金属电池领域，包括锂氧电池、水性锌电池和燃料电池、锂硫电池等方面具有光明的前景。这主要归功于其令人印象深刻的能量密度、丰富的资源来源和良好的环保性。
　　锂硫电池在过去十年中获得了极大的关注。硫和锂被用作传统锂硫电池阴极和阳极中的活性材料。利用硫的锂惊人容量（理论容量：1675mAhg-1、3680 mAhg-1），锂硫电池有可能实现超过500 Wh/kg的更高能量密度。此外，自然界中存在着丰富的硫资源，这使其成本极低，非常适合大规模实施。因此，锂硫电池被认为是下一代储能系统最有前途的技术之一。
　　但如今仍面临有许多挑战。例如硫的“穿梭效应”和锂的稳定性，到目前为止，Li-S软包电池的能量密度很少能达到500 Wh/kg-1。电池的能量密度受到几个关键参数的影响，包括阴极硫负载、阴极孔隙率、电解质硫比（E/S）和正负极容量比（N/P）。实现高能量密度需要面临四个关键挑战，包括高硫负荷、高硫分数、稀薄电解质和低N/P比。
　　岳飞在设计高硫负载、高硫分数、稀薄电解质和低限制负极锂硫电池方面提供了一个可视化的模型，说明了电池能量密度与各种电池参数之间的关系，强调了在极端工作条件下探索锂硫电池对进一步开发的重要性。此外，他还讨论了在锂硫电池中实现更高能量密度的可能性，以及需要解决的挑战，以提高其实用性。

（彪轶辰）