用液体和固体电解质估算锂硫电池的能量密度

该计算基于电池级的阴极、阳极、液体或固体电解质、隔膜和集电器。包装、热管理系统、电池管理系统等其他组件未包含在此计算中，但如果使用不同的化学物质，预计结果也会相似。Li-S电池的能量密度和基线，锂金属阳极陶瓷LIB（LIB（Li）），已使用方程式的法拉第计算进行了简单计算。

其中E_g是重量能量密度(Wh kg^-1)，E_v是体积能量密度(Wh L^-1)，V是平均电池电压(V)，m是正极中活性材料的质量(g cm^-2)，C为活性物质容量(mAh g^-1)，PW为电池总重量(g)，PVl为电池总体积(L)

基准LIB(Li)电池具有Li/Li_6.55Ga_0.15La₃Zr₂O₁₂电解质/LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂(NCA)的配置。NCA正极的性能和参数主要与McCloskey的工作中的相同，以便进行比较，但这里假定正极孔隙率为0%（正极含有陶瓷电解质，不使用液体正极电解液）。选择金属锂阳极容量为阴极容量的300%（负/正容量(N/P)比¼ 3），因此不考虑铜集电器。假定石榴石电解质为40毫米致密颗粒（0%孔隙率）。基线LIB(Li)电池的计算重量和体积能量密度分别为271 Wh kg^-1和847 Wh L^-1。

本研究假设的三种不同电解质中的锂硫电池具有锂/电解质/硫的构型。聚（环氧乙烷）（PEO）基材料和Li_6.55Ga_0.15La₃Zr₂O₁₂分别被选为聚合物和陶瓷固体电解质。为了将其他类型的陶瓷电解质考虑在内，而使用其他类型的聚合物（例如聚（甲基丙烯酸甲酯）(PMMA)、聚丙烯腈(PAN)）进行的估计会给出几乎相同的结果，因为材料的密度相似。金属锂阳极和集电器的过量被认为与基线LIB(Li)电池计算中的相同。

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