硫-碳復(fù)合材料的制備及其在鋰硫電池中的應(yīng)用研究.pdf

1、近年來(lái)，鋰硫電池引起了人們的廣泛關(guān)注，單質(zhì)硫具有高達(dá)1675 mAh/g的理論容量和2600 Wh/kg的能量密度。同時(shí)單質(zhì)硫還具有價(jià)格便宜、資源豐富和不污染環(huán)境等等優(yōu)點(diǎn)，但單質(zhì)硫電導(dǎo)率不高，放電中間產(chǎn)物及最終產(chǎn)物易溶解于電解液中造成電池容量的衰減以及循環(huán)性能的嚴(yán)重下降。本文中分別將單質(zhì)硫與碳納米纖維、碳納米管、微米粒徑的活性炭通過(guò)加熱的方式復(fù)合得到硫/碳復(fù)合材料，在一定程度上彌補(bǔ)單質(zhì)硫?qū)щ娦圆畹娜秉c(diǎn)，同時(shí)抑制放電中間產(chǎn)物和放電最終產(chǎn)物

2、在電解液中的溶解。
　　采用靜電紡絲技術(shù)制備了碳納米纖維，對(duì)聚丙烯腈(PAN）前驅(qū)體溶液的質(zhì)量濃度以及靜電紡絲的工藝參數(shù)進(jìn)行了選擇與優(yōu)化，得到了以N,N-二甲基甲酰胺（DMF）為溶劑，PAN為溶質(zhì)，質(zhì)量濃度為7％的溶液體系。分別采用氮?dú)鈿夥蘸桶睔鈿夥諄?lái)處理前驅(qū)體納米纖維膜，將其與單質(zhì)硫加熱復(fù)合得到硫/碳納米復(fù)合材料。結(jié)果表明，在氨氣氣氛熱處理得到的硫/碳復(fù)合納米纖維材料比氮?dú)鈿夥諢崽幚淼玫降膹?fù)合納米纖維材料具有更好的電化學(xué)性能。將

3、單質(zhì)硫與碳納米纖維以質(zhì)量配比7:3、9:1、4:6通過(guò)加熱復(fù)合的方式得到的三組硫/碳復(fù)合納米纖維材料樣品以及純單質(zhì)硫進(jìn)行了各種表征以及研究。各種物理表征表明，單質(zhì)硫與碳納米纖維以質(zhì)量配比7:3通過(guò)加熱的方式復(fù)合得到的硫/碳納米纖維復(fù)合材料的電導(dǎo)率是最高的；各種電化學(xué)性能表征表明，當(dāng)以335 mA/g的電流密度對(duì)四組樣品進(jìn)行充放電時(shí),單質(zhì)硫與碳納米纖維以質(zhì)量配比7:3通過(guò)加熱的方式得到的硫/碳復(fù)合納米纖維材料的電性能也是最好的，其初始放電

4、容量為458 mAh/g，100次循環(huán)后的放電容量為133.2 mAh/g，極化最小，電荷傳遞阻抗為17Ω；單質(zhì)硫的性能是最差的，其初始放電容量為385.5 mAh/g，極化最大，電荷傳遞阻抗為800Ω，因此碳納米纖維明顯提升了單質(zhì)硫的電化學(xué)性能。
　　將單質(zhì)硫分別與碳納米管、微米粒徑的活性炭以質(zhì)量配比7:3通過(guò)加熱的方式復(fù)合得到硫/碳納米管復(fù)合材料和硫/活性炭復(fù)合材料，當(dāng)以335 mA/g的電流密度進(jìn)行充放電時(shí)，硫/碳納米管的初