日前，來自現(xiàn)代汽車公司的研討人員發(fā)現(xiàn)砜基電解質(zhì)能夠有用進步鋰電池的容量和可逆容量堅持率。在2014年美國汽車工程師協(xié)會世界大會中，現(xiàn)代汽車公司對以上新發(fā)現(xiàn)進行了詳細(xì)報導(dǎo)，與一般電解質(zhì)比較，經(jīng)過選用砜基電解質(zhì)能夠有用進步鋰硫電池容量，容量進步52.1%到達(dá)715毫安時/克；可逆容量堅持率進步63.1%到達(dá)72.6%。

鋰硫電池作為能量密度逾越鋰離子電池的新材料電池，其電池容量更大，裝備了該電池的電動汽車純電動續(xù)航路程也將更遠(yuǎn)。鋰硫電池體系理論能量密度到達(dá)了2600瓦時/千克，可是其可逆容量堅持率較低是其眾所周知的一大疑問。一起，鋰硫電池還存在多硫化合物（PS）溶于電解液以及在放電進程中陰極上會發(fā)作固體硫化鋰和其他不溶性沉淀物等疑問。

現(xiàn)代汽車公司研討人員Shin等人表明：“鋰硫電池反響機理為，放電時負(fù)極金屬鋰失掉電子變?yōu)殇囯x子，正極硫與鋰離子及電子反響生成多硫化物（多硫化物PS為含多硫離子的化合物，其間詳細(xì)反響進程為S8→Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S），正極和負(fù)極反響的電勢差即為鋰硫電池所供給的放電電壓。在外加電壓效果下，鋰硫電池的正極和負(fù)極反響逆向進行，即為充電進程，在充電進程中發(fā)作可逆反響。在多硫化物的反響進程中，Li2S6和Li2S4能夠溶于電解質(zhì)中。在進步鋰硫電池硫利用率以進步電池可逆循環(huán)利用率方面，多硫化物起到了至關(guān)重要的效果。

醚型溶劑因為具有杰出的多硫化物溶解性和較高的化學(xué)穩(wěn)定性，所以其被認(rèn)定為是鋰硫電池最佳的電解質(zhì)挑選。別的，溶解的多硫化物會引起氧化復(fù)原反響，從而會下降電池庫倫功率，縮短可逆循環(huán)堅持率，致使發(fā)作自放電景象。因而，這次研發(fā)作業(yè)首要意圖就是開發(fā)一種全新的電解質(zhì)以下降氧化復(fù)原反響進步電池的可逆循環(huán)堅持率?！?

在現(xiàn)代汽車公司這次的研討進程中，研討人員選用了5組一元醚型電解質(zhì)（二甲醚DME、二乙二醇二甲醚DEGDME、三甘醇Triglyme、三甘醇二甲醚TEGDME和二氧六環(huán)DIOX）、1組二元醚型電解質(zhì)（三乙二醇二甲醚TEGDME和二氧六環(huán)DIOX混合物）以及3組三元醚型電解質(zhì)（混合比例別離為1：1：1、1：1：2和1：1：3的三乙二醇二甲醚TEGDME：二氧六環(huán)DIOX：環(huán)丁砜Sulfolane混合電解質(zhì)）別離進行了比照試驗。

現(xiàn)代汽車公司研討人員試驗中的鋰硫電池選用了硫陰極和鋰金屬箔陽極，一起在兩電極之間選用了聚乙烯隔閡。鋰硫電池電化學(xué)試驗是在20攝氏度室溫下進行的，作業(yè)電壓被控制在了1.5伏-2.65伏之間。

在一元醚型電解質(zhì)試驗中，二甲醚DME電解質(zhì)體系具有最高的能量密度，到達(dá)了878毫安時/克；二乙二醇二甲醚DEGDME電解質(zhì)體系能量密度次之，也到達(dá)了857毫安時/克?？墒?，二甲醚DME電解質(zhì)體系在第6個作業(yè)循環(huán)后呈現(xiàn)了十分明顯的電池容量衰減景象；而二乙二醇二甲醚DEGDME電解質(zhì)體系則在第2個作業(yè)循環(huán)后呈現(xiàn)了十分明顯的電池容量衰減景象。二氧六環(huán)DIOX電解質(zhì)體系在第1個作業(yè)循環(huán)中能量密度到達(dá)了1040毫安時/克，而在第12個作業(yè)循環(huán)中能量密度敏捷降到了640毫安時/克。二氧六環(huán)DIOX電解質(zhì)體系具有十分高的初始能量密度，可是，在第12個作業(yè)循環(huán)之后其能量密度也呈現(xiàn)了十分明顯的電池容量衰減景象。三甘醇二甲醚TEGDME電解質(zhì)體系初始能量密度就較低，僅到達(dá)了200毫安時/克，可是在其之后的作業(yè)循環(huán)中并未呈現(xiàn)明顯的電池容量衰減景象。

在二元醚型電解質(zhì)試驗中，試驗人員經(jīng)過將三乙二醇二甲醚TEGDME和二氧六環(huán)DIOX進行了1：1配比混合得到了該二元醚型電解質(zhì)。此試驗的意圖是為了綜合利用三乙二醇二甲醚TEGDME杰出的可逆循環(huán)堅持率和二氧六環(huán)DIOX高能量密度的特色。經(jīng)過試驗得知，該二元醚型電解質(zhì)體系初始能量密度到達(dá)了1057毫安時/克，在經(jīng)過20個作業(yè)循環(huán)后能量密度為470毫安時/克。與一元醚型電解質(zhì)比較，該二元醚型電解質(zhì)體現(xiàn)出了杰出的可逆循環(huán)堅持率?？墒?，該二元醚型電解質(zhì)體系在初次作業(yè)循環(huán)后仍然存在明顯的電池容量衰減景象，一起在經(jīng)過20個作業(yè)循環(huán)后，該二元醚型電解質(zhì)體系可逆循環(huán)堅持率較低，僅到達(dá)了44.5%。

在二元醚型電解質(zhì)試驗中，試驗人員還為鋰硫電池兩電極之間增加了玻璃換膜過濾器，其意圖是為了按捺鋰硫電池電極周圍的高阻抗。玻璃換膜過濾器能夠招引電解質(zhì)，因而能夠經(jīng)過增加玻璃換膜過濾器有用下降電極周圍發(fā)作電解質(zhì)缺乏景象的可能性。經(jīng)過選用玻璃換膜過濾器，該二元醚型電解質(zhì)體系初始能量密度有所下降，而可逆循環(huán)堅持率得到了進步，在經(jīng)過20個作業(yè)循環(huán)后其能量密度能夠到達(dá)605毫安時/克。

據(jù)現(xiàn)代汽車公司研討人員化學(xué)分析表明，砜基電解質(zhì)能夠在鋰硫電池陽極外表構(gòu)成保護膜，并能經(jīng)過阻斷鋰金屬陽極與多硫化物之間的反響來下降多硫化物的分出。此外，一般電解質(zhì)在反響進程中電池電極外表會有裂紋發(fā)作，而該保護膜能夠有用下降電極外表裂紋的發(fā)作。

在三元醚型電解質(zhì)試驗中，現(xiàn)代汽車公司研討小組選用了環(huán)丁砜Sulfolane作為其鋰硫電池電解質(zhì)。經(jīng)過將不一樣劑量的環(huán)丁砜Sulfolane與三乙二醇二甲醚TEGDME、二氧六環(huán)DIOX混合得到不一樣配比的電解質(zhì)溶液。試驗結(jié)果表明，1：1：2配比的三乙二醇二甲醚TEGDME、二氧六環(huán)DIOX、環(huán)丁砜Sulfolane混合電解質(zhì)具有最佳的可逆循環(huán)堅持率，電池容量也到達(dá)了715毫安時/克；而1：1：1配比的三乙二醇二甲醚TEGDME、二氧六環(huán)DIOX、環(huán)丁砜Sulfolane混合電解質(zhì)次之，其電池容量為674毫安時/克，可逆循環(huán)堅持率為68%；1：1：3配比的三乙二醇二甲醚TEGDME、二氧六環(huán)DIOX、環(huán)丁砜Sulfolane混合電解質(zhì)各方面性能最差。此外，在該三元醚型電解質(zhì)試驗中鋰硫電池陽極外表裂紋景象明顯減少。