01.发展背景
锂硫电池是锂电池的一种，截止目前为止尚处于科研阶段。锂硫电池是以硫元素作为电池正极，金属锂作为负极的一种锂电池。单质硫在地球中储量丰富，具有价格低廉、环境友好等特点。利用硫作为正极材料的锂硫电池，其材料理论比容量和电池理论比能量较高，分别达到1675mAh/g和 2600Wh/kg [1] ，远远高于商业上广泛应用的钻酸电池的容量(<150mAh/g）
02.基本原理
锂硫电池由硫或含硫化合物作为正极，金属锂作为负极，通过硫-硫键的断裂/生成来实现电能与化学能的相互转换，如图1.1所示。由于硫粉处于还原态，电池测试是从放电过程开始。在放电过程中，负极的金锂被氧化生成锂离子并提供电子，生成的锂离子通过内部电解液迁移至正极，产生的电子通过外电路转移至正极；正极硫粉得到电子被还原并与锂离子反应生成硫化锂；在充电过程中，反应逆向进行。
虽然锂硫电池的反应方程式看似简单，然而，真实的电池体系中充放电过程是十分复杂的。锂硫电池存在两个典型的放电/充电平台(图1.2) ，在放电过程中，正极的S8分子首先锂化形成一系列多硫化锂（Li2Sn) 中间产物(S8-Li2S8-Li2S6-Li2S4) ，溶解在电解液中，由此产生第一个高电压平台(~2.35 V)，此时贡献的容量为418 mAh g-1，是锂理论容量的25%。接着，长链Li2Sn进一步锂化形成短链硫化物(Li2S4-Li2S2-Li2S) ，重新沉积在电极表面，产生第二个低电压平台 (~2.15 V)，这时贡献硫理论容量的75 %(1255 mAh g-1)。负极则主要是金属锂的溶解和沉积过程。锂硫电池虽然具有高理论能量密度，但也面临着复杂的反应机理、多中间产物等诸多挑战。
03.问题和挑战
锂硫电池主要存在四个主要问题：
04.主要解决方法
从电解液和正极材料两个方面入手。第一是电解液方面，主要用醚类的电解液作为电池的电解液，电解液中加入一些添加剂，可以非常有效的缓解锂多硫化合物的溶解问题。第二是正极材料方面，主要是把硫和碳材料复合，或者把硫和有机物复合，可以解决硫的不导电和体积膨胀问题。
05.总结与展望
随着研究的深入，锂硫电池在循环稳定性和能量密度方面均获得了巨大的提升。但锂硫电池的商业化发展仍然面临着巨大的挑战。在今后的发展中，如何更加有效地提高活性物质的负载量、降低电解液的用量、提升金属锂负极的循环稳定性和安全性依然是提高锂硫全电池性能的关键。鉴于此，应该面向应用需求，从基础理论和关键问题的研究入手，在高能量密度的电池参数下构建高性能的锂硫二次电池，优化电池工艺和电化学性能，从而推动高能量密度锂硫电池的产品化和产业化。随着对锂硫电池的进一步认识和性能的进一步提升，相信在不久的将来,锂硫电池将得到大规模的应用。
