鋰硫電池正極材料的制備及電化學性能研究.pdf

1、鋰硫電池憑借突出的理論比容量(1675mAh/g)和比能量(2600Wh/kg)受到了廣泛的關注，可能成為未來極具市場價值的二次電池之一。然而，鋰硫電池目前因為單質硫導電性差、中間產物的穿梭問題、循環(huán)過程中硫單質體積變化等問題嚴重影響了活性物質的利用率和循環(huán)穩(wěn)定性。針對以上問題，本文主要研究了石墨烯和單質硫的復合方式，以及不同結構的碳硫三元復合材料。
　　借助改善的Hummers方法制備出還原氧化石墨烯，以其做載體，使用三種不同的

2、方法合成了石墨烯/硫復合材料。通過結構、電化學性能表征，發(fā)現(xiàn)化學合成法+二次熱處理得到的石墨烯/硫復合材料的電化學性能最為優(yōu)異。在硫含量為73％，200mA/g電流密度下，石墨烯@硫-160正極材料首次放電比容量為953.9mAh/g，充放電80圈后維持在591.7mAh/g，容量保持率達到64.76%。
　　采用廉價的乙炔黑做為導電碳骨架，化學原位沉積單質硫在乙炔黑表面，再通過自組裝的方法使商業(yè)級石墨烯做為乙炔黑/硫復合材料的包

3、覆層，制備出一種新穎的三明治結構的乙炔黑/硫@石墨烯復合材料。通過與乙炔黑/硫復合材料比較，發(fā)現(xiàn)這種三明治結構的碳硫復合物具有高的活性物質利用率，改善的循環(huán)性能和優(yōu)異的倍率性能。當電流密度為200mA/g時，此三明治結構的正極首次釋放比容量達到1603.5mAh/g，硫的實際利用率高達95.73%。倍率性能更為出色，當電流密度增加至1600mA/g時，容量穩(wěn)定在617.2mAh/g。
　　采用化學法原位沉積單質硫在乙炔黑表面，再用