面向鋰負極的隔膜涂層對鋰-硫電池性能的影響研究.pdf

1、鋰-硫電池因其高的理論比能量，使它成為滿足能源需求的儲能材料中最有希望的候選者之一。但金屬鋰作為鋰-硫電池的負極，存在生長枝晶、粉化、多硫化鋰“穿梭”造成的鋰負極腐蝕等問題，導致低的庫倫效率和循環(huán)壽命，并存在安全隱患。針對于此，本文創(chuàng)新性的將隔膜涂層改性與鋰負極保護有機結(jié)合，以期鋰負極具有穩(wěn)定的表面，進而提高鋰-硫電池的電化學性能。
　　具體進行了以下研究工作:
　　1、成功地制備了保護鋰負極的聚偏氟乙烯(PVDF)隔膜涂層

2、，考察了其對鋰-硫電池性能的影響，并揭示了其影響規(guī)律。結(jié)果表明，PVDF涂層厚度僅為2.5μm時，在200mA/g充放電電流密度下，首次放電比容量可達1173mAh/g，循環(huán)80次后仍能保持722mAh/g，平均庫倫效率可達99％。SEM測試循環(huán)后的鋰負極表面發(fā)現(xiàn)，硫含量很低，且未見明顯腐蝕，進一步證明了面向鋰負極的PVDF隔膜涂層可以減少充放電過程中多硫化物的穿梭，抑制鋰枝晶生長，從而實現(xiàn)對鋰負極的保護。
　　2、首次設計制備了

3、LiNO3/Al2O3/PVDF復合隔膜涂層，通過Al2O3/PVDF的雙重作用及LiNO3的緩釋，有效地增強了隔膜涂層對鋰負極的保護，進一步提高了鋰-硫電池的比容量、循環(huán)性能、倍率性能。在200mA/g充放電電流密度下，首次放電比容量提高到1283mAh/g，循環(huán)100次后比容量仍有712mAh/g，且鋰負極表面形貌保持穩(wěn)定，元素硫的附著大大減少。且證明了隔膜該涂層可降低了電池內(nèi)阻和極化現(xiàn)象，減少了電解液與鋰負極之間的副反應，抑制了枝