鋰硫電池正極材料的制備及電化學性能的研究.pdf

1、相比于一般的鋰離子二次電池，鋰硫電池具有超高的比容量、低成本、低毒且易回收等優(yōu)勢，使其在電動汽車、儲備電源及航空航天等領域具有誘人的應用前景。單質硫因具有很高的能量密度、豐富的自然資源和環(huán)境友好等多種優(yōu)勢，成為下一代鋰電池中最有發(fā)展前景的正極材料之一。但是單質硫及其放電產物導電性差，易溶于有機溶劑，使得鋰-硫電池正極活性物質利用率低、循環(huán)性能差。改進的方法雖然很多，但是目前許多材料的制備過程較為復雜，不利于大規(guī)模的操作。
　　本文

2、設計了兩種簡單的方法來制備復合材料:一種是微波法制備膨脹石墨-硫復合材料;另一種是水熱法制備三維石墨烯-硫復合材料。并采用XRD、SEM、TGA、元素分析等手段比較系統(tǒng)地對復合材料進行了表征。探索其作為鋰電池正極材料的可行性。并分別把以上方法制備的復合材料做成正極組裝成電池進行研究。
　　采用微波法制備了膨脹石墨-硫復合材料。分別從兩個方面進行了研究。首先我們研究了同一比例下，不同微波時間對材料性能的影響。結果表明，通過控制微波時

3、間可以控制硫的含量。當微波時間為0.5min時，硫含量最高，硫顆粒分布較均勻，硫顆粒的直徑在100-400nm范圍內，且無明顯團聚現象。組裝成電池后具有最高的放電比容量650mAhg-1。其次我們又研究了在同一微波時間下，不同比例的影響。結果表明，通過控制硫和膨脹石墨的比例可以控制硫的含量及硫顆粒的大小。當微波時間為2 min，二者的質量比為10∶1時，我們可以得到相對均勻的硫顆粒。硫的含量和硫顆粒的大小在鋰硫電池中是影響容量的重要因素

4、。當硫和膨脹石墨的質量比為10∶1時，組裝成電池后在0.1C放電速率下具有最高的放電容量1020mAhg-1。
　　我們成功的通過簡單的一步法用水熱還原氧化石墨烯及與從硫脲（硫代硫酸鈉）原位沉積的納米硫顆粒一起通過自組裝的方式制備了三維石墨烯-硫復合材料。我們所制備的石墨烯-硫復合材料可以切成小圓片直接用作鋰硫電池的電極材料，并且不需要集流體，粘結劑以及導電添加劑。石墨烯和硫通過石墨烯上的含氧官能團緊密的結合在一起，減輕了中間產物