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锂硫电池的电解液用量问题
近年来，锂硫电池研究开始红火，以致我又重新回到这个老课题。本人早在九六年初开始从事锂硫电池研发，在2000年第一个有关锂硫电池专利获批（专利号：U.S. Patent, 6,110,619，Aug. 29, 2000），后来转到锂离子电池研究，期间一直关注锂硫电池研究。本人注意到一个奇怪现象是从来没有人关注过电解液用量问题。事实上，锂硫电池是一个溶液电化学体系，它的电极反应发生在“碳-电解液”界面上。即使在高碳比例的硫碳复合物内，它乃是一个溶液体系，不同点是溶解的聚硫吸附在碳表面或富集在碳微孔内。一个不可回避的事实是单质硫和聚硫化合物溶解于绝大多数有机电解质，而且聚硫阴离子带负电，在电池内聚硫阴离子迁移不可避免。这正象甲醇燃料电池中的甲醇crossover，甲醇分子在Nafion膜內质子化，质子化的甲醇成为离子传导的截流子，无法杜绝甲醇crossover。在溶液中，聚硫阴离子存在一系列化学（歧化）平衡，它受溶液浓度，温度等诸因素影响。因此电解液用量对锂硫电池性能非常重要。针对以上问题，本人最近写了篇短文，发表在Energies由本人客编的锂电池专辑上，感兴趣的朋友可以直接到网站下截（连结见下）。Energies是一份免费开放杂志， SCI Expended 索引，2011年影响因子1.865, 读者可以无限量免费下载，欢迎大家投稿。
文章下载连结：//12/5190/pdf
Energies杂志主页：/journal/energies
锂电池专辑信息：/journal/energies/special_issues/liion_batteries
本人其它文章： /citations?sortby=pubdate&hl=en&user=3uytHlQAAAAJ&view_op=list_works
是啊，软包电池的重量电解液是个大头:cool:
同意，10太大了。优势都没了。
需要说明一下，本文的主要目的是强调电解液与硫比例的重要性。真正的结论是: The optimized E/S ratio is the minimum value which allows for the free diffusion of the dissolved PS species out of the cathode. This value can be determined empirically by gradually reducing the E/S ratio until a voltage delay starts to appear in the first discharge.&&对本室组装的扣式电池来说，E/S=10是少到不能再少的地步了。再少的话就是电解液不足了，起始的电压滞后(这里沿用Li/SOCl2和Li/CFx 电池中的术语voltage delay）就会非常明显。相信大家有对锂离子电池的组装的体会，扣式小电池和筒式或软包装大电池的电解液用量是无法比较的，在锂硫电池情况也一样。举个例子，过去我们用真空抽注法注入筒式锂硫电池，等电液吸足后再用离心机把多余的电解液甩出来，电池性能就好多了。
可以，给个e-mail 地址。
请问您做的筒式锂硫电池，E/S的比例大约是多少啊？
其实学术界一直没有认真对待电解液量的问题。就像锂空，之前PNNL发过文章说重量主要来自电解液，之后大家还是只考虑电极
实验室做电池载流量2-3 mg/cm2,电解液随便一加就是20-30 uL，所以没感到电解液量的影响很正常
有一次开会，Sion和Oak Ridge National Lab听完对方talk问的问题就是加了多少电解液，答复都是much more than needed。说明确实需要大量电解液
鉴于工业界可以继续optimize，E/S可能比10低，但3-5我觉得是需要的
另外我觉得tb你算的不对，2600考虑锂的质量了，所以E/S=10对应的比能量要超过260
建议不要使用PVDF, LiNO3浓度可能以高一点，详情可看我最近的一篇短评，刚被 J. Power Sources 接受。估计几个星期后可以在网上查到，题目是liquid electrolyte lithium/sulfur battery: fundamental chemistry, problems and solutions.
是的。许康是我二十多年的同事，从成都有机所开始，到Arizona state univ, 再到现在的ARL,现在我们在同一小组，他在做锂离子电解质方面工作。
电解液的量在锂硫电池中是个十分重要的问题，很可能是阻碍其实现商业化的瓶颈，我们做了一些未发表的工作，你的E/S比例3~5的估计是靠谱的......至于计算的2600，当然考虑锂了，2600是锂硫电池的理论比能量，E/S=10时小于260只是粗估算，实际要低于此数，因为外壳等的重量都没算呢.....
我有一简单方法使你的电池循环性改进，在你的浆料球磨混合时加入少量CS2,其它先不做改变。张博士提议的改binder 也会有些效果的.....
对于锂硫电池，硫的存在状态是锂硫电池性能好坏的关键，但什么是好状态呢，有没有什么检测、表征指标呢？目前大家使用的指标就是装好电池看电池的性能，显然这并不是最好、最直接、最简单的办法，因为其它因素也会影响（甚至决定）电池的性能。我认为，硫的好的存在状态（即性能好的硫）的直接物化指标是存在的，我们正l努力探寻中.....
我给你的建议其结果就是改变了硫的存在状态。
听君一些话，胜读好多书啊，呵呵。不过二硫化碳溶解之后硫之后析出，不应该仍旧是以硫8的形式存在？还是因球磨而改变？多谢啦！
硫还是以硫8的形式存在。不过硫的粒径、硫与导电碳的结合紧密度以及均匀度、甚至极片的空隙率等等，都会有所改变的，而这些改变都可能影响电池的性能的.......
你好，硫化碳其的作用是什么？恳请前辈解释下！
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煤炭含硫量化验仪
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公司名称：鹤壁市永心仪器仪表有限公司
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产品广泛用于煤炭、冶金、电子、焦化、煤洗选、煤运公司以及质检、大专院校等单位。 
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鹤壁永心，专业生厂 鹤壁永心，服务服心。销售热线：焦洋有多种型号测硫仪，定硫仪，欢迎访问公司官网：www.hbsyxdz.net煤炭测硫仪/智能快速测硫仪/硫含量检测仪/一体式快速测硫仪/分体式智能定硫仪可快速测定煤炭、焦碳、油料、重油、矿物、钢铁等物料的全硫含量。产品广泛用于煤炭、冶金、电子、焦化、煤洗选、煤运公司以及质检、大专院校等单位。煤炭含硫量化验仪每次测定时间约5分钟左右。该方法与艾士卡法和高温燃烧中和法相比具有测定迅速优点。本机使用轻触键薄膜面板输入数据，具有操作简单，自动化程度高，体积小等优点，是目前实验室理想的测硫仪。性能特点：1：微电脑自动控制，对测试数据进行多种校正和处理，自动修正曲线，无零点漂移。2：自动控制炉流大小，自动电解开关等功能。3：分体式结构，非常方便调试安装维护。4：该仪器属于单样硫。技术参数：以下的技术参数不但该仪器具备，我公司其他款型的测硫仪均具备1:测试原理库仑滴定法2:测硫分辩率0.001%（高于其他同行的0.01%）3:测硫范围0.1%～40%(超出范围请电洽特殊型号)4:试样重量50.0mg（输入范围0.1㎎～99.9㎎）超高的硫含量试样可以少称重，超低硫含量试样可以多称重，方便其他物质分析5:测试时间4～8分钟(自动判断滴定终点,具体时间依试样种类和重量而定)，其中在500度时，停留45秒。6:测试温度1150℃(煤焦炭)920℃(油)。温控范围室温-1200℃可调，方便进行其他分析升温速度：20～25℃/min，约35min可达1150℃。7:控温精度&2℃。测温精度0.5级。煤炭硫元素分析仪加热体为硅碳管，高温区长度&90mm，温度为(1150士5)℃(根据需要可调节温度)。8:精密度符合GB/T214-20079:准确度在标准样品的允许误差范围内，并且优于高于国标10:供电电源220V50Hz；超宽电源电压设计可以在160v-260v之间正常使用。11:仪器功耗&3kw。（最新设计，节能环保。）12：电解池：容积为450ml，铂电解电极面积：150mm。13:外型尺寸500mm&400mm&730mm14:仪器净重40㎏使用条件　　（1）环境温度：5～40℃　　（2）相对湿度：&85%　　（3）载气：干燥无酸性氧化物的净化空气，流速大于1500ml/min　　（4）被测气体流速：1000ml/min　　（5）试样：试样粒度小于0.2mm测硫仪厂家定硫仪运输方式：铁运或物流交货期现：现货包装：木箱包装测定原理　　1.分析原理　　按照国标GB/214-2007中规定的库仑滴定法生产的快速全硫测定仪，即煤中各种形态的硫在不低于1150℃高温和催化作用下，于净化的空气流中燃烧分解，生成二氧化硫并被碘化钾和溴化钾溶液吸收，以电解碘化钾溶液所产生的碘进行滴定，根据电解所消耗的电量计算煤中全硫的含量。即煤样在1150℃高温条件下，在净化过的空气流中燃烧，煤中各种形态的硫均被燃烧分解为SO2和少量SO3而逸出。反应式如下：　　煤(有机硫)O2&CO2&H2OSO2SO34FeS2HO2&2Fe2O38SO2&　　2MSO4&2MO2SO2&O2&(M指金属元素)　　2SO2O2&&2SO3　　生成的SO2和少量的SO3被空气流带到电解池内，与水化合生成H2SO3和少量H2SO4，破坏了碘&碘离子电对的电位平衡，仪器便立即以自动电解碘化钾溶液生成的碘来氧化滴定H2SO3。　　反应式为：　　阳极：2I&2e&I2　　阴极：2H2e&H2　　碘氧化SO2反应为：　　I2H2SO3H2O&2IH2SO42H　　电解产生碘所耗用的电量，由控制仪器内部进行积分计算并显示。煤样中所含硫的毫克数除以煤样的重量(毫克)即可计算出煤中全硫含量：　　式中：St，ad&&空气干燥煤样中全硫含量，%　　m1&&库仑积分器显示值，mg　　m&&煤样质量，mg　1.程序控制原理　　该仪器全过程采用微机自动控制。机器接通电源后，通过键盘输入试样重量（3位毫克数，以0.1mg为最小输入单位），按一下送样按钮，电机正转，带动送样推棒向前推进，推进到500℃处时，送样机构碰动一微动开关，这一信号送入计算机，使电机停转，预分解延时45秒。然后，计算机发出信号，使电机正转带动送样棒继续向前推进。到1150℃处时送样机构又碰动另一微动开关，该信号送入计算机，使电机停转，分解延时4分45秒左右。分解结束，发出信号，使电机反转，带动送样棒将盛放试样的瓷舟拉回到原来位置，电机停转，测试的全过程结束。打印出测试数据。　智能定硫仪2.终点和电解电流控制器原理　　该仪器用一对通以10&A电流的铂电极指示溶液中碘和碘离子电势的变化。当电解液处于终点，由于溶液中有极少量的碘和大量的碘离子，在铂指示电极上有下述可逆平衡存在：　　指示电极(阳)：2I－2e&I2　　指示电极(阴)：I22e&2I　　即电解液处于平衡状态时，指示电极间电位接近于零，电解电极的电解终止。　　当有SO2进入电解池后，破坏了电解液的电解平衡，指示电极间电位随之升高，电解开通，电解电极开始进行电解，以电生碘和电生溴氧化滴定SO2与水化合生成的亚硫酸。电解电流的大小由指示电极的电位高低决定。当再次达到滴定终点时，指示电极间的电位重回到接近于零，电解电极上的电解电流立即为零，电解终止。　　仪器结构简介　　该仪器由净化装置(含搅拌器)、控制器（库仑积分、程序控制、温度控制）、燃烧炉、电解池几部分组成。　　1.净化装置(含搅拌器)　　该部分由电磁泵、空气流量计(0～1000ml/min)、干燥器、搅拌器等。（1）双路电磁气泵：一路通过流量计、干燥管从电解池中抽气。一路经过硅胶和氢氧化钠向送样口供净化空气。　　（2）流量计：玻璃管浮子流量计，配有针形阀，用以调节抽气流量，使之稳定在1000ml/min。在流量计和电解池之间，装有内充填硅胶的干燥管，使进入流量计的空气不含水，保证流量计的正常工作。　　（3）硅胶干燥管，主要是除去空气中水分；氢氧化钠管主要是除去空气中的酸性气体杂质等，使进入异径管的空气不含酸性物质。由于从电解池中抽出的空气水份量大，故需经常烘烤和更换硅胶。　　（4）搅拌器：用于搅拌电解液。　　2.控制器（库仑积分、程序控制、温度控制）　　该部分包括库仑积分器、程序控制器、送样机构和温度控制器，等部分装于一机箱内。3.电解池和搅拌器　　电解池用有机玻璃制成，容积为450ml，在上盖上固定有一对电解电极和一对铂指示电极。上盖与其壳体用硅橡胶密封圈密封。电解电极面积为150mm，电解阴电极置于电解池的中心，电解阳电极置于电解池的边缘，以使生成的碘尽快扩散，指示电极面积为15mm。电解池壳体一侧装有一烧结玻璃熔板气体过滤器，将燃烧后放出的气体喷成细雾状，以便将全部电解液搅拌均匀。在电解池内放有一用塑料封装的磁芯棒，作为搅拌棒，搅拌电机装在净化装置内，搅拌转速约为500r/min，且连续可调。使分析结果趋于准确，但不易太快，过快易引起失步。　　4.燃烧炉　　本仪器采用管式高温炉为燃烧炉，其加热元件为一端接线的双螺纹硅碳管，型号为　40/30X20040。为保护硅碳管，在其外部套一刚玉护管，然后再填充高铝和硅酸铝以达到良好的保温性。燃烧管采用刚玉管，直接放入硅碳管内。安装　1.电解池安装　　用螺丝刀取下电解池盖上的四个螺钉，用自来水冲洗电解池的有机玻璃壳体及四支铂电极，并用乙醇(或丙酮)棉球小心擦拭，最后用蒸馏水冲洗。然后，将搅拌捧放入电解池内，盖上盖，拧紧螺丝。对于新电解池，通过气密性检查，确定不漏气后，可直接使用。注意：安装各接口处软管时，用力要柔和，尤其是熔板处，以免埙坏。　2.电源线连接　　将仪器净化装置(含搅抖器)、燃烧炉、控制器自左向右摆放在工作台上(从仪器背面看摆放方向相反)。将硅碳管放入炉体，小心接好硅碳管引线，并将另一端分别与两根负载线接在一起；将负载线接到控制器输出端上；将电源线接到输入端上。将热电偶插入炉体表面热电偶孔，插到底然后退出约2mm固定即可．热电偶正负极通过热电偶补偿导线接控制器后面板上的热电偶端子上。将净化装置电源线插入控制器后面板电源插座上。电解线分别接到电解池、控制器后面板上的电解插座上。　3.空气管连接　　将净化装置进气口用乳胶管与电解池盖上的出气口连接；将净化装置上的出气口用乳胶管与燃烧炉导气管连接；将炉体左端异径管(刚玉管)，用硅胶管与两通阀连接，二通阀另一端用乳胶管与电解池进气口连接。二通阀进气端安装硅酸铝棉或脱脂棉，以隔绝灰尘，并经常更换，以保护电解池熔板。　　4.安装送样棒和石英舟　　启动控制器，使送样滑块运行，并使滑块上的传送轴露出机箱壳体，然后把送样捧拧入传送轴。使送样棒对准炉门并在一条直线上，以使送样顺利。接着调整控制器与高温炉距离。使预分解和分解分别准确地保证石英舟的中部处500℃及1150℃处。将石英舟放入燃烧管头部，使其圆孔与送样棒相接。　　5.气密性检查　开动电磁泵，调节到规定的气体流速，关闭燃烧管与电解池间的玻璃阀门，观察气体流量计(指示1000m1/min)的转子是否下降，如下降且可到底则表示接电解池、净化系统不漏气。否则就是有漏气，如漏气可再捏死电解池与净化系统进气口间的软管，观察气体流量计的转子是否下降，以判断是电解池还是净化系统漏气，如下降且可到底则表示净化系统不漏气，否则净化系统有漏气（检查干燥管胶塞是否塞紧，上下两个接口是否严密等）。电解池漏气（检查密封圈是否压紧，杯体是否破裂等）。　　6.将打印机取下，把纸卷的纸头插入到机头内，安装纸卷。尊敬的用户：感谢您选用鹤壁市永心仪器有限公司的产品，我公司将为您提供完善、优质的技术支持与售后服务，为此，我们特做出以下承诺：1、安装调试及现场培训：根据用户要求的时间和地点为用户免费安装调试仪器。公司及公司授权技术人员在为用户安装调试仪器及日常维护时，对用户操作人员提供免费现场培训服务，使用户能熟练掌握仪器性能、操作使用及一般维护保养。2、保修规定：整机保修期为一年。保修期内维修所产生的费用，除了有明确规定不属于保修范围的以外，其它包括元件费、工时费、差旅费及运输费等一切费用，均由我公司承担。3、维修规定：在正常使用情况下，仪器若出现故障，维修站保证在接到通知后24小时内响应，如需进行现场维修的，我们承诺尽快派人到达现场并在最短时间内排除故障。更换配件费及维修工时费按公司规定的统一价格收取。4、其它承诺：我们承诺保证各型号仪器的配件供应充足，并提供最优惠价格。客户服务：售前咨询：0392-3366139售中服务：负责上门安装调试，免费培训化验人员售后技术指导：1售后服务：24小时全天跟进整机保修一年，仪器终身维护。
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