鋰-硫電池碳-硫復(fù)合材料制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、現(xiàn)今社會(huì)對(duì)能量密度高，循環(huán)壽命長(zhǎng)，成本低和環(huán)境友好電源的需求激勵(lì)著科研工作者去尋找具有這種突出性能的新電池體系。鋰-硫電池由于其原材料單質(zhì)硫的儲(chǔ)量豐富、成本低廉、對(duì)環(huán)境友好，并且理論比容量高等優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為下一代二次電池體系的最佳選擇之一。但由于其活性物質(zhì)單質(zhì)硫?qū)щ娦圆睢⒎烹娭虚g產(chǎn)物多硫離子溶解擴(kuò)散及單質(zhì)硫和放電產(chǎn)物密度不同造成的充放電過(guò)程中體積膨脹變化大等問(wèn)題，導(dǎo)致鋰-硫電池的實(shí)際放電比容量與理論值有差距，且循環(huán)性能較差。針對(duì)這些問(wèn)題，

2、本文主要制備了兩種碳-硫復(fù)合材料，并對(duì)其制備方法和電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。具體工作有以下幾個(gè)方面:
　　1.溶液法沉積單質(zhì)硫的條件研究。采用液相沉積法，以Fe3+氧化硫代硫酸鹽為原理，按不同的配比和制備流程，制備出四種微米級(jí)單質(zhì)硫。通過(guò)對(duì)其形貌和電化學(xué)性能的測(cè)試，確定最佳的制備方案。
　　2.最佳分散劑的選擇。在第一節(jié)實(shí)驗(yàn)確定的最佳的沉積單質(zhì)硫的方法基礎(chǔ)上，在制備過(guò)程中選擇加入聚乙二醇(PEG2000)、十二烷基磺酸鈉(SDS

3、)、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)三種不同的分散劑，以制備三種核殼結(jié)構(gòu)的碳-硫復(fù)合材料。結(jié)果表明:以PEG2000為分散劑的材料，表現(xiàn)出優(yōu)于其他兩種材料的電化學(xué)性能。
　　3.碳核接枝核殼結(jié)構(gòu)碳-硫復(fù)合材料制備及電化學(xué)性能研究。以商業(yè)化的乙炔黑為碳核，通過(guò)乙炔黑與濃硫酸和乙酸酐的反應(yīng)在其表面進(jìn)行磺酸化接枝磺酸基，然后再接枝高分子PEG，最后通過(guò)液相沉積法沉積單質(zhì)硫，成功合成高硫含量(82.5％)的碳核接枝核殼結(jié)構(gòu)碳-硫復(fù)合材料（

4、P-SO3-AB@S）。最后通過(guò)電化學(xué)性能測(cè)試，當(dāng)極片載硫量為2.5 mgcm-2的情況下，P-SO3-AB@S的首次放電比容量高達(dá)1166 mA h g-1，循環(huán)100充放電次后，極片放電比容量為820 mA h g-1，容量保持率高達(dá)70％，庫(kù)倫效率也接近100％。
　　4.片層狀的碳-硫復(fù)合材料制備及電化學(xué)性能研究。以蔗糖為碳源，經(jīng)過(guò)濃硫酸的碳化、沉硫及水合肼還原等步驟，合成具有片層結(jié)構(gòu)的碳-硫復(fù)合材料，并對(duì)其電化學(xué)性能進(jìn)行