文 献 综 述
摘要
随着时代科技的发展，人口数量的剧增，人类对能源的需求不断增大，由此带来的环境问题及能源危机问题日益凸显。在能源危机日益严重的情况下，锂硫（Li-S）电池作为新一代能源存储体系引发广泛关注，然而锂硫电池中多硫化锂在电解液中的溶解和扩散导致了其低循环稳定性和低效率性，严重阻碍了其商业化。本文基于第一性原理和密度泛函理论设计了一种新型二维异质结构材料，由非对称的Mxene材料和过渡金属硫化物组成，可有效地抑制锂硫电池工作中的穿梭效应，减少电池循环过程中的损失，提高循环稳定性。
关键词:锂硫电池、异质结构、穿梭效应
引言
可再生能源分布广泛，取之不尽用之不竭，且对环境无污染，但目前的技术无法使其转化为普遍性能源，因此人们迫切地需要发展相应的能量存储和转换器件与设备。目前，二次电池是使用最普遍的能量存储与转换器件，其中由于锂电池应能够提供比其他二次电池更高的能量密度而被广泛应用于便携式电子设备。然而，近年来，随着便携式电子设备和电动汽车的快速发展，现行的锂离子电池已经无法满足新型电子设备和电动汽车的高标准储能要求。所以，要想获得更高性能的二次电池，就需要开发具有更高的能量密度的替代正极材料。在众多正极材料中，S因为其较高的理论比容量（1675 mAhg-1）和比能量（2600 WhKg-1），以及在自然界中资源丰富，成本低廉等优点而受到研究者们的重点关注，因此锂硫电池被认为是最具应用前景的储能器件之一。
锂硫电池的工作原理
常见的锂硫电池以金属锂片作为负极，含硫复合材料作为正极(结构如图1.1[1]），与锂离子电池离子脱嵌的反应机理不同的是，它的工作原理是正极活性物质硫和负极锂片的可逆氧化还原反应。在充电放电循环中，Sminus;S化学键的断裂与生成是Liminus;S电池实现化学能与电能之间相互转化的核心过程。它的电池总反应为：S8 16Li ⇄ 8Li2S
图1.1 Li-S电池工作示意图
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