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锂硫 (Li-S) 电池，包括使用亚硫酰氯 (SOCl2) 作为成分的电池，面临着几项重大的研究挑战。一些主要瓶颈包括：
1. **硫的低电导率**： 硫是锂硫电池的关键正极材料，其导电性较差，限制了电池的效率和容量利用率。硫及其多硫化物的绝缘特性加剧了这一挑战，这些硫及其多硫化物是在充电/放电循环过程中形成的。
2. **多硫化物溶解和穿梭效应**： 锂硫电池最重要的问题之一是“穿梭效应”，即放电过程中形成的可溶性多硫化锂溶解到电解质中并在阳极和阴极之间迁移。这会导致活性材料的损失，降低容量和效率，并加速电池的退化。
3. **循环稳定性**： 锂硫电池，包括含有亚硫酰氯的电池，由于放电时硫的体积膨胀和充电时的体积收缩而导致循环稳定性差。电极材料上的这种物理应力会导致机械退化和颗粒之间接触的丧失，从而随着时间的推移降低电池的性能。
4. **电解质兼容性**： 在使用亚硫酰氯的锂硫电池中，必须仔细选择电解质，以避免与高活性硫发生反应并防止电极腐蚀。基于 SOCl2 的电解质通常具有腐蚀性，这使得选择兼容且稳定的电解质系统成为一项关键挑战。
5. **高能量密度与安全性**： 锂硫电池因其高理论能量密度而颇具吸引力。然而，硫和其他成分（如亚硫酰氯）的高反应性引起了安全问题。管理热稳定性、枝晶形成和确保安全充电/放电行为是正在进行的研究领域。
6. **材料采购和成本**： 虽然硫含量丰富且价格低廉，但稳定和优化锂硫电池性能所需的材料（例如导电添加剂、保护涂层、先进电解质）可能会增加这些电池的成本，限制其广泛采用。
7. **电池制造和可扩展性**： 扩大锂硫电池的商业用途需要改进制造工艺，并在大规模生产中提高性能的一致性。这涉及解决诸如硫在阴极中的均匀分散以及确保系统水平的长期稳定性等问题。
研究人员正在积极研究应对这些挑战的解决方案，包括先进的导电添加剂、硫保护涂层、新的电解质配方和新颖的电池架构，以提高锂硫电池的性能和商业可行性。
