基于碳-硫復(fù)合正極材料高性能鋰硫電池研究.pdf

1、在鋰硫電池系統(tǒng)的研究中，將高導(dǎo)電性碳骨架與絕緣性硫單質(zhì)進(jìn)行復(fù)合是制備高能量密度正極材料非常有效的方法。本文中，選擇具有優(yōu)越力學(xué)特性，高導(dǎo)電性，和具有多級(jí)孔結(jié)構(gòu)的多壁碳納米管(CNT)，中空石墨烯納米球(GS)，和超長(zhǎng)碳納米管(LCNT)作為三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)制備碳硫復(fù)合正極材料，并進(jìn)行了鋰硫電池性能的研究。中空石墨烯球具有相對(duì)封閉的孔結(jié)構(gòu)能夠：（1）負(fù)載一定量的硫單質(zhì)，（2）承受循環(huán)過(guò)程中的體積膨脹，（3）阻止多硫化物的擴(kuò)散，減弱飛梭效應(yīng)；多

2、壁碳納米管具有優(yōu)越力學(xué)強(qiáng)度和導(dǎo)電性；超長(zhǎng)碳納米管具有很好的柔性和長(zhǎng)程導(dǎo)電性。
　　實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)共熱的方法制備了 GS/S復(fù)合材料（GS/S）。然后，涂膜法制備 CNT/GS/S復(fù)合正極片。通過(guò)溶液處理方法將高導(dǎo)電性的 LCNT和具有中空結(jié)構(gòu)的GS-S進(jìn)行有效組合制備了無(wú)粘結(jié)劑無(wú)集流體的自支持柔性正極。結(jié)果表明這兩種設(shè)計(jì)方法極大的提高了鋰硫電池的比容量和循環(huán)穩(wěn)定性。
　　此外，我們系統(tǒng)制備了硫含量從0.32到4.72 mg c

3、m-2不等的正極片，揭示了硫含量和電化學(xué)行為之間的關(guān)系。結(jié)果表明：當(dāng)硫含量為0.32 mgcm-2時(shí)，電池首圈放電比容量為1288 mAh gS-1（577 mAh gC/S+PVDF-1，84 mAh gC/S+PVDF+Al-1），與其他硫含量的電池相比，硫利用率最高；當(dāng)硫含量增加為2.02 mg cm-2時(shí)，電池首圈放電比容量1215 mAh gS-1（280 mAh gC/S+PVDF-1，547 mAh gC/S+PVDF+A