硫化鋰

白色結(jié)晶，密度2.912 g/cm³，m.p. 530 °C，遇水水解，可溶于乙醇和甘油。

硫化銣的晶體結(jié)構(gòu)為立方晶系，它的晶體結(jié)構(gòu)與硫化鋰、硫化鈉和硫化鉀類似，都為反螢石型結(jié)構(gòu)，其空間群為Fm3m，晶格參數(shù)為 a =765.0 pm，且每單元位晶胞包含4個(gè)單元。

鋰硫二次電池由于其極高的理論能量密度（2600Wh/kg）成為近幾年來(lái)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)化學(xué)電源的重要研發(fā)方向之一。然而，單質(zhì)硫及其放電產(chǎn)物的低電子電導(dǎo)率以及硫電極放電中間產(chǎn)物長(zhǎng)鏈多硫化鋰的溶解阻礙了鋰硫二次電池的發(fā)展和應(yīng)用。該項(xiàng)目主要是通過(guò)制備具有較高電導(dǎo)率的金屬氧化物或聚合物與硫的復(fù)合正極材料，來(lái)提高硫基活性材料的利用效率并抑制多硫化物的溶解。所取得的主要研究結(jié)果有以下幾部分內(nèi)容：（1）制備了具有優(yōu)良電導(dǎo)率的介孔結(jié)構(gòu)的MoO2，通過(guò)熔融法填充硫單質(zhì)后，發(fā)現(xiàn)MoO2的氧化骨架與硫之間能夠形成較強(qiáng)的S-O鍵合作用，從而有效抑制多硫化物從正極的溶解，同時(shí)MoO2的介孔結(jié)構(gòu)和高電導(dǎo)率有利于電子和鋰離子傳輸，使得MoO2/S復(fù)合物在作為鋰硫二次電池正極材料使用時(shí)，顯示出極好的充放電可逆性、循環(huán)穩(wěn)定性和高功率性能；（2）分別制備了中空微球結(jié)構(gòu)Fe3O4/硫和核殼結(jié)構(gòu)硫@聚吡咯兩種二元復(fù)合正極材料，借助于Fe3O4和聚吡咯優(yōu)良的電子電導(dǎo)率及其作為外層包覆殼的保護(hù)作用，復(fù)合材料具有較好的充放電性能；（3）分別制備了硫/微孔碳十二面體@TiO2和多級(jí)核殼結(jié)構(gòu)的硫@FeOOH@氧化石墨烯兩種三元復(fù)合正極材料，發(fā)現(xiàn)對(duì)硫正極的過(guò)度保護(hù)并不能使充放電性能提高，反而會(huì)適得其反，導(dǎo)致電池難于進(jìn)行可逆的充放電循環(huán)；（4）通過(guò)對(duì)硫電極進(jìn)行多種方式的保護(hù)，研究了硫正極過(guò)保護(hù)的作用機(jī)制。發(fā)現(xiàn)在碳/硫復(fù)合正極和碳紙夾層雙重保護(hù)下，電池在首次放電中硫單質(zhì)完全轉(zhuǎn)變?yōu)長(zhǎng)i2S，多硫化物的溶解被完全抑制，電池難于進(jìn)行可以有效的充放電。而完全未被保護(hù)的純硫電極會(huì)產(chǎn)生多硫化物的過(guò)度溶解和嚴(yán)重的穿梭效應(yīng)，電池容量在長(zhǎng)期循環(huán)中快速衰減。在碳紙夾層單一保護(hù)下的硫電極，顯示出極好的充放電性能，可逆容量高達(dá)1380 mAh g-1，在100次循環(huán)后容量仍保持有1070 mAh g-1，說(shuō)明對(duì)硫電極的適度保護(hù)也即多硫化物的適度溶解是鋰硫二次電池可逆循環(huán)的先決條件。該項(xiàng)目的實(shí)施，不僅論證了借助于金屬氧化物的氧化骨架與硫之間較強(qiáng)的S-O鍵合作用抑制多硫化物溶解的可行性，而且發(fā)現(xiàn)高導(dǎo)電率的氧化物基體有助于提高硫基正極材料的高倍率性能，顯示出導(dǎo)電金屬氧化物在鋰硫二次電池中有著較好的應(yīng)用前景。此外，該項(xiàng)目的研究結(jié)果對(duì)硫正極的保護(hù)機(jī)制提供了一種全新的解釋，對(duì)鋰硫二次電池性能的進(jìn)一步優(yōu)化具有重要的理論和實(shí)踐指導(dǎo)作用。

鋰硫二次電池具有理論能量密度高（2600Wh/kg）、成本低廉、環(huán)境友好、自然資源豐富、安全性好等突出優(yōu)點(diǎn)，成為近幾年來(lái)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)化學(xué)電源發(fā)展的重要方向之一。然而，單質(zhì)硫及其放電產(chǎn)物的低電子電導(dǎo)率、硫電極放電中間產(chǎn)物長(zhǎng)鏈多硫化鋰的溶解、充放電過(guò)程中較大的體積形變等缺點(diǎn)限制了鋰硫二次電池的發(fā)展和應(yīng)用。本項(xiàng)目擬制備多種多孔結(jié)構(gòu)的過(guò)渡金屬氧化物骨架來(lái)填充硫單質(zhì)，希望利用氧化骨架與多硫化物之間的鍵合作用來(lái)抑制多硫化物的溶解和提高電極材料的穩(wěn)定性，并優(yōu)先選用一些在硫電極的工作電壓范圍內(nèi)具有一定鋰離子傳輸和儲(chǔ)存能力、電子導(dǎo)電能力較高的過(guò)渡金屬氧化物（如Fe3O4、MoO2、LixMoO3和AgV2O5等）來(lái)填充硫單質(zhì)，從而改善鋰離子在硫基材料中的遷移，提高電極材料整體的利用效率和能量密度。此工作的開(kāi)展，可拓寬改善硫基正極材料電化學(xué)性能的途徑和方法，提高實(shí)現(xiàn)鋰硫二次電池應(yīng)用的可能性。