提高硫-碳復合材料循環(huán)性能的研究.pdf

1、鋰硫電池對鋰離子電池的優(yōu)勢是高放電比容量及原料低廉易得，但鋰硫電池循環(huán)性能不佳的特性需要通過實驗進行改進提升。硫導電性非常差，為獲得較好的電化學性能，需要在鋰硫電池正極中加入導電性優(yōu)良的碳材料作為導電骨架。本論文首先制備高孔容活性炭作為硫的載體，制備電化學性能穩(wěn)定且放電比容量較高的活性炭/硫復合材料；其次對活性炭/硫復合材料進行石墨烯包覆，使用不同的石墨烯包覆層制備方法，調控石墨烯包覆層的形貌及包覆量，探尋石墨烯包覆對于正極材料性能的影

2、響，獲得電化學性能優(yōu)越的鋰硫電池正極材料。
　　高溫活化法獲得的高孔容活性炭 AC800與硫復合獲得的60％硫含量的AC800/60S在0.1C倍率下首放容量為1165 mAh/g，1C倍率下進行300次循環(huán)后放電比容量仍有375 mAh/g。更高活化溫度的AC900的孔容積為2.076 cm3/g，70%硫含量的AC900/70S的最高放電比容量為1100 mAh/g，在1C倍率下經過600次循環(huán)后放電比容量仍有328 mAh/

3、g。AC900/70S是一種性能優(yōu)越的穩(wěn)定的基礎材料，為進一步的石墨烯包覆提供堅實的基礎。
　　對于單石墨烯包覆層的材料，AC800/60S@GNS(X)在0.1C倍率下的首放容量則高達1596 mAh/g，在3C的高倍率下的平均放電比容量高達699 mAh/g。AC800/60S@GNS(X)在1C倍率循環(huán)500次后放電比容量仍高達640 mAh/g。更高硫含量更低石墨烯包覆量的AC900/70S@GNS(Y)的0.1C首放比容

4、量也高達1395 mAh/g，經過600次1C倍率循環(huán)放電比容量仍高達458 mAh/g。冷凍干燥保存了石墨烯包覆層的疏松多孔結構，使石墨烯包覆層能吸收較多電解液從而改善擴散傳質條件，對提升高倍率性能效果顯著，AC900/70S@GNS(X)＃C的3C倍率平均放電比容量為454 mAh/g。HI還原 rGO獲得石墨烯包覆層的AC900/70S@rGO＃HI主要提升1C以上倍率的高倍率性能。
　　雙石墨烯包覆層的硫/碳正極材料，其0

5、.1C首放比容量均在1217 mAh/g以上。P(CNT)-C＃GNS(D)材料在3C倍率平均放電比容量高達510 mAh/g，其經過1C倍率500次循環(huán)后放電比容量仍有380 mAh/g。P-C＃GNS(N)材料在1C倍率第560次循環(huán)放電比容量仍高達482 mAh/g，且隨后的容量衰減率非常低。在相同的石墨烯包覆量下，石墨烯包覆層的內層是緊密層、外層是疏松層的P-C材料電化學性能優(yōu)于內層是緊密層外層是疏松層的C-P材料。摻雜的CNT