背景信息

锂硫电池被认为是未来最具希望的高能电池之一，但硫电极中间反应产物多硫化锂极易溶于电解液，造成严重的穿梭效应，显著降低电池的循环寿命和库伦效率等指标，严重阻碍了锂硫电池的商用化。所以，科学家一直致力于如何阻挡多硫离子的扩散，进而改善锂硫电池的综合电化学性能。

锂硫电池的硫电极在放电时会生成高阶的多硫化锂，大量溶解于电解液，是典型固—液—固反应路径。多硫化锂溶解于电解液后，会产生所谓“穿梭效应”，严重降低锂硫电池的库伦效率，甚至在小电流下电池无法正常充电。所谓穿梭效应，指的是充电时，在正极侧氧化形成的高阶多硫离子又扩散到负极被还原为低阶多硫离子，低阶多硫离子又扩散到正极被氧化。这样中间态氧化物质在正负极之间穿梭循环，相当于发生内部微短路，充入的电能有一部分不断转换为内能，严重时可导致电池始终无法完成充电第二阶段的液-固转化。

案例正文

本案例主要涉及《电化学》课题第五章液相传质动力学中电迁移、扩散和浓差极化等知识点，主要展示内容为锂硫电池穿梭效应示意图、锂硫电池不同电流充电曲线图等。案例主要内容是通过组织学生讨论锂硫电池充放电过程中，正极和负极侧电迁移、扩散等液相传质方法对电池电化学行为的影响，锻炼学生综合运用所学知识分解解决复杂问题的能力。本案例中使用的硫正极由普通升华硫粉和导电碳黑等制成，电解液使用醚类电解液。不同主要展示的案例数据和图表如下所示：