Li-S電池多孔正極復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、Li-S電池是以元素硫或硫化物為正極，金屬鋰為負(fù)極的二次電池。Li-S電池的理論比容量高達(dá)1675 mAh/g,理論能量密度為2600Wh/Kg，被認(rèn)為是未來(lái)最有希望的儲(chǔ)能裝置。此外，元素硫在地殼中儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低廉、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。然而，Li-S電池目前仍面臨著許多問(wèn)題:(1)單質(zhì)硫不導(dǎo)電，導(dǎo)致正極材料電導(dǎo)率差;(2)單質(zhì)硫與鋰反應(yīng)生成多硫化鋰易溶解在電解液中，形成“穿梭效應(yīng)”，使活性物質(zhì)利用率降低和電池循環(huán)穩(wěn)定性變差，并在鋰負(fù)極上形

2、成硫化鋰枝晶沉淀，易戳破隔膜;(3)硫被還原成多硫化鋰，體積膨脹70％。本文通過(guò)改變硫碳正極材料的結(jié)構(gòu)和金屬氧化物摻雜來(lái)改善Li-S電池的性能。主要從以下幾個(gè)方面開(kāi)展研究工作:
　　(1)通過(guò)硬模板法制備多孔碳，改變硫碳的質(zhì)量配比，研究硫碳比對(duì)Li-S電池硫碳復(fù)合正極材料的影響。結(jié)果表明:S∶C=4∶1時(shí)，硫碳復(fù)合正極材料裝配成的電池在0.2 C的放電倍率下首次放電容量為1390mAh/g，100次循環(huán)后仍能保持520mAh/g，

3、循環(huán)穩(wěn)定性在三種配比中最佳(S∶C=3∶1、4∶1、5∶1)。
　　(2)以葡萄糖為碳源，納米碳酸鈣為模板制各不同模板比例的多孔碳，研究模板比例對(duì)Li-S電池硫碳復(fù)合正極材料的影Ⅱ向。結(jié)果表明，葡萄糖∶碳酸鈣=4∶4制備的碳材料比表面積最大(1437.51m2/g)，與硫復(fù)合后的正極材料裝配成的電池，在0.1C的放電倍率下，首次放電容量最高(1480mAh/g)，100次充放電循環(huán)后仍能保持600 mAh/g。
　　(3)分

4、別以葡萄糖和聚乙烯醇為碳源先驅(qū)體，按相同的模板比例制備多孔碳材料，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，葡萄糖為碳源制備的多孔碳材料，與硫復(fù)合后的正極材料裝配成的電池性能更優(yōu)越，在0.2 C的放電倍率下，首次放電容量為1390mAh/g，100次充放電循環(huán)后仍能保持520 mAh/g。
　　(4)在S/C正極材料中摻入不同含量的Cu2O，結(jié)果表明摻入Cu2O的正極材料裝配的電池其循環(huán)穩(wěn)定性得到了較好的提高，其中Cu2O摻入量為10％的正極材料(MC-Cu2O