Li-S二次電池復(fù)合正極材料的制備與電化學(xué)性能的研究.pdf

1、硫作為鋰硫二次電池的正極材料，理論比容量可以達(dá)到1675mAh/g，理論比能量可達(dá)2600Wh/Kg，還具有質(zhì)量輕，儲(chǔ)量豐富，環(huán)境友好等優(yōu)勢，在傳統(tǒng)的鋰電池材料中脫穎而出。但是硫的實(shí)際應(yīng)用也存在眾多障礙：單質(zhì)硫的電子和離子絕緣性，使電化學(xué)反應(yīng)難以進(jìn)行；在充放電反應(yīng)過程中，生成的復(fù)雜中間產(chǎn)物多硫化物(Li2Sx，4≤x≤8)，溶解在電解液中并向負(fù)極鋰擴(kuò)散，與鋰負(fù)極反應(yīng)生成不導(dǎo)電的最終產(chǎn)物L(fēng)i2S，造成了鋰負(fù)極的腐蝕和硫的嚴(yán)重?fù)p失，這是硫電

2、極中較難克服的困難。為了克服以上困難，本論文著重對(duì)硫復(fù)合正極材料進(jìn)行了研究，以提高鋰硫二次電池的放電容量及循環(huán)穩(wěn)定性。
　　 首先，合成制備出了納米氧化物L(fēng)aNiO3，然后與硫單質(zhì)進(jìn)行球磨得到了新型S/LaNiO3復(fù)合材料，并對(duì)其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析和電化學(xué)測試，結(jié)果表明，納米復(fù)合氧化物能夠提高硫電極的導(dǎo)電性并能吸附中間產(chǎn)物多硫化物，與單質(zhì)硫相比，有效地提高硫正極的放電容量和循環(huán)性能。
　　 其次，由于納米氧化物的吸附作用和導(dǎo)

3、電能力有限，所以本論文接下來利用聚苯乙烯的付克反應(yīng)得到了孔徑分布較廣的多孔碳材料，并經(jīng)過濃硝酸活化，然后通過熱處理的方法與硫復(fù)合得到了硫碳復(fù)合材料。經(jīng)過對(duì)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)測試，結(jié)果顯示，初始放電容量為1580mAh/g，循環(huán)50周后，容量可保持在560.5mAh/g。其電化學(xué)性能要遠(yuǎn)好于S/LaNiO3復(fù)合材料，但是由于多孔碳的孔徑比較大，大量電解液容易進(jìn)入孔內(nèi)使多硫化物溶解和擴(kuò)散到孔外，造成了硫的流失，導(dǎo)致了容量較快的衰減。

4、r>　　 最后，為了克服較大尺寸孔的弊端，本論文以酚醛樹脂為碳源用硬模板法制備得到了孔尺寸在0.6～1.1nm范圍的微孔碳，并經(jīng)過兩步熱處理方法使硫融入進(jìn)碳的微孔中，得到了不同硫含量的硫微孔碳復(fù)合材料。在40mA/g的電流密度下，含硫?yàn)?6.0wt％的復(fù)合材料首次容量可達(dá)到1616.9mAh/g，達(dá)到了硫的理論容量的96.4%，經(jīng)過80周循環(huán)，容量仍可保持在1175.0mAh/g。由于硫在微孔內(nèi)以極小的顆粒甚至是分子形式存在，而且小的