鋰硫電池正極復合材料研究.pdf

1、近年來鋰硫電池憑借其高能量密度、綠色環(huán)保和低成本等特點，已成為未來動力電池最具吸引力的體系之一。而鋰硫電池正極材料因硫的絕緣性以及放電中間產(chǎn)物的溶解性，成為近年的研究熱點。本文使用廉價的、更具商業(yè)化潛質的活性炭，與升華硫復合制備鋰硫電池正極材料，來改善其電化學性能。
　　通過300℃氣相蒸硫及脫硫處理，分別制備出四種不同活性炭/硫復合物，發(fā)現(xiàn)每種復合物的載硫量均不一樣，通過對吸脫附曲線進行分析，發(fā)現(xiàn)載硫量與活性炭的比表面積和孔容并

2、無直接關系，而在活性炭孔徑2.25nm-3.23nm以下的總孔容卻能滿足復合物的載硫量規(guī)律，即2.25nm-3.23nm以下的孔體積越大，載硫量越高。
　　從四種不同活性炭/硫復合材料在醚類電解液中的放電曲線可以發(fā)現(xiàn)，ZX999/S和YP50F/S硫碳復合物的放電曲線中有新平臺（1.5V-1.8V）的出現(xiàn)。通過對鋰硫電池放電機理以及活性炭結構進行分析，得到新平臺的出現(xiàn)得益于活性炭中0.87-0.68nm孔徑以下的孔道結構，即在此孔

3、徑以下的孔道中富含小硫分子（S2-4）。此外，此富含小硫分子的復合物在碳酸酯類電解液中表現(xiàn)出了很好的電化學循環(huán)性能。
　　將石墨烯、活性炭、Super-p三種碳材料作為涂層，制備出類似于三明治的多層復合結構正極材料，此結構充分利用碳涂層和隔膜兩層物質，改善了正極材料的電化學性能。石墨烯因其特殊的片狀結構和高導電性，以及活性炭的高比表面積和豐富的孔道結構，當其作為涂層時，首次放電中硫的利用率均能達到90％左右，且24次充放電循環(huán)后，

4、比容量依然保持在1000mAh/g左右。
　　通過球磨活性炭YP50F和相應的表征發(fā)現(xiàn)，球磨后的活性炭比表面積和孔容相應增大，而粒徑大幅度減小。當采用液相復合制備出復合物后，發(fā)現(xiàn)在藍電測試中，首次放電復合物中硫的利用率由68%提高到了95%，且60次循環(huán)后，比容量的保持量從600mAh/g提高到了900mAh/g。
　　將球磨后未脫硫的復合物進行不同脫硫方式比較，發(fā)現(xiàn)CS2液相脫硫的復合物不但載硫量（41%）比300℃氣相脫