金屬化合物改性高性能鋰-硫電池正極相關(guān)材料的研究.pdf

1、鋰-硫電池理論比能量高達(dá)2600Wh/Kg，遠(yuǎn)高于目前所使用的二次電池的比能量，而且具有環(huán)境友好、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，有望成為下一代商業(yè)化二次電池。但是，活性物質(zhì)單質(zhì)硫及其最終放電產(chǎn)物導(dǎo)電性差、放電中間產(chǎn)物多硫化物在電解液中產(chǎn)生“穿梭效應(yīng)”及放電過(guò)程中的體積膨脹等原因?qū)е铝似浠钚晕镔|(zhì)利用率低、循環(huán)性能差，限制了鋰-硫電池的應(yīng)用。近來(lái)研究者們發(fā)現(xiàn)金屬化合物對(duì)提升鋰-硫電池正極相關(guān)材料的性能有較好的作用。我們制備并表征了四種金屬氫氧化物包覆的碳

2、硫正極復(fù)合材料的性能，同時(shí)制備并表征了負(fù)載氧化鎂的細(xì)菌纖維素中間層的性能，研究了以上兩類材料對(duì)電池循環(huán)性能及倍率性能的影響，主要結(jié)論如下:
　　1.金屬氫氧化物改性正極材料研究。利用水熱法在制備的碳硫復(fù)合材料表面分別生成一層納米氫氧化鋁、納米氫氧化鈷、納米氫氧化鈰和納米氫氧化鎳包覆層，將其制備成正極極片，保證載硫量在2.5mg/cm2，組裝成電池后進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試。結(jié)果顯示，納米氫氧化鋁包覆的碳硫復(fù)合材料的循環(huán)性能最好，首次放電

3、比容量為1192mAh/g，經(jīng)過(guò)80圈循環(huán)后放電比容量保持在797mAh/g，容量保持率為67％，較碳硫復(fù)合材料和其他金屬氫氧化物包覆的碳硫復(fù)合材料均有顯著提高，而且也顯示了很好的倍率性能。此外，經(jīng)過(guò)納米金屬氫氧化物處理的碳硫復(fù)合材料相比未處理的碳硫復(fù)合材料性能均有所提高。
　　2.細(xì)菌纖維素/氧化鎂中間層研究。通過(guò)原位反應(yīng)在細(xì)菌纖維素表面生成氫氧化鎂，碳化后得到細(xì)菌纖維素/氧化鎂中間層復(fù)合材料。將其組裝成載硫量2.5mg/cm2